Влияние острой гипоксии и сероводородного заражения на активность сукцинатдегидрогеназы и аденилатный комплекс тканей двустворчатого моллюска anadara kagoshimensis (tokunaga, 1906)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В условиях эксперимента исследовано раздельное влияние острой гипоксии и сероводородной нагрузки на маркерный фермент дыхательной цепи митохондрий – сукцинатдегидрогеназу (СДГ) и аденилатный статус тканей толерантного к данной группе факторов двустворчатого моллюска Anadara kagoshimensis (Tokunaga, 1906). Работа выполнена на взрослых особях с высотой раковины – 23–34 см. Контрольную группу моллюсков содержали в воде с концентрацией кислорода 7.0–8.2 мгО2/л. Одну экспериментальную группу подвергали воздействию острой гипоксии (0.1 мгО2/л), а другую сероводородной нагрузке (6 мгS2–/л). Экспозиция в обоих случаях составляла 48 ч. Температура воды поддерживалась на уровне 17–20°С. Острая гипоксия вызывала рост активности СДГ во всех исследованных тканях (жабры, нога, гепатопанкреас). При сероводородной нагрузке этой реакции не наблюдали. Энергетический статус тканей в обоих случаях понижался. Это выражалось в снижении содержания фракций АТФ и АДФ на фоне повышения содержания АМФ, что допускает реализацию аденилаткиназной реакции. В присутствии сероводорода данные изменения были более заметны. При этом пул аденилатов и величина аденилатного энергетического заряда (АЭЗ) сохранялись на относительно высоком уровне, что отражало способность организма анадары существовать в придонных слоях воды, при низком уровне кислорода и в присутствии сероводорода. Допускается, что митохондрии анадары обладают альтернативной оксидазой, не чувствительной к присутствию сульфидов в воде.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Солдатов

Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского (ИнБЮМ) РАН; Севастопольский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: alekssoldatov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9862-123X
Россия, Севастополь; Севастополь

Ю. В. Богданович

Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского (ИнБЮМ) РАН

Email: alekssoldatov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8239-4968
Россия, Севастополь

Н. Е. Шалагина

Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского (ИнБЮМ) РАН

Email: alekssoldatov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6195-6135
Россия, Севастополь

В. Н. Рычкова

Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского (ИнБЮМ) РАН

Email: alekssoldatov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3797-715X
Россия, Севастополь

Список литературы

  1. Ещенко Н.Д., Вольский Г.Г. Определение количества янтарной кислоты и активности сукцинатдегидрогеназы // Методы биохимических исследований. Л.: ЛГУ, 1982. С. 207−212.
  2. Живоглядова Л.А., Ревков Н.К., Фроленко Л.Н., Афанасьев Д.Ф. Экспансия двустворчатого моллюска Anadara kagoshimensis (Tokunaga, 1906) в Азовском море // Российск. журн. биол. инвазий. 2021. Т. 14. № 1. С. 83–94.
  3. Киселева М.И. Сравнительная характеристика донных сообществ у берегов Кавказа // Многолетние изменения зообентоса Черного моря. Киев: Наукова думка, 1992. С. 84–99.
  4. Лукьянова О.Н. АТФ-азы как неспецифические молекулярные биомаркёры состояния гидробионтов при антропогенном загрязнении // Тезисы докл. II международ. науч. конф. “Биотехнология – охране окружающей среды”. М.: МГУ, 2004. С. 124.
  5. Орехова Н.А., Коновалов С.К. Кислород и сульфиды в донных отложениях прибрежных районов севастопольского региона Крыма // Океанология. 2018. Т. 58. № 5. С. 739–750.
  6. Ревков Н.К. Особенности колонизации Черного моря недавним вселенцем – двустворчатым моллюском Anadara kagoshimensis (Bivalvia: Arcidae) // Морск. биол. журн. 2016. Т. 1. № 2. С. 3–17.
  7. Солдатов А.А., Головина И.В., Колесникова Е.Э. и др. Влияние сероводородной нагрузки на активность ферментов энергетического обмена и эденилатную систему тканей моллюска Anadara kagoshimensis // Биол. внутренних вод. 2022. № 5. С. 558−566.
  8. Солдатов А.А., Кухарева Т.А., Андреева А.Ю., Ефремова Е.С. Эритроидные элементы гемолимфы двустворчатого моллюска Anadara kagoshimensis (Tokunaga, 1906) в условиях сочетанного действия гипоксии и сероводородной нагрузки // Биол. моря. 2018. Т. 44. № 6. С. 390−394.
  9. Шиганова Т.А. Проект “Вселенцы”, Гос. контракт с Министерством образования и науки РФ от 20 сентября 2010 г. № 14.740.11.0422. (Институт Океанологии им. П.П. Ширшова РАН).
  10. Arp A.J., Childress J.J. Blood function in the hydrothermal vent vestimentiferan tube worm // Science. 1981. V. 213. № 4505. P. 342−344.
  11. Arp A.J., Childress J.J. Sulfide binding by the blood of the hydrothermal vent tube worm Riftia pachyptila // Science. 1983. V. 219. № 4582. P. 295−297.
  12. Atkinson D.E. The energy charge of the adenylate pools as a regulatory parameter. Interaction with feedback modifiers // Biochemistry. 1968. V. 7. № 11. P. 4030–4034. https://doi.org/10.1021/bi00851a033
  13. Bacchiocchi S., Principato G. Mitochondrial contribution to metabolic changes in the digestive gland of Mytilus galloprovincialis during anaerobiosis // J. Exp. Zool. 2000. V. 286. № 2. P. 107–113.
  14. Bagarinao T. Sulfide as an environmental factor and toxicant: tolerance and adaptations in aquatic organisms // Aquat. Toxicol. 1992. V. 24. № 1−2. P. 21−62. https://doi.org/10.1016/0166-445X(92)90015-F
  15. Bagarinao T., Vetter R. Sulphide tolerance and adaptation in the California killifish, Fundulus parvipinnis, a salt marsh resident // J. Fish Biol. 1993. V. 42. № 5. P. 729−748. https://doi.org/10.1111/j.1095-8649.1993.tb00381.x
  16. Brauner C.J., Ballantyne C.L., Randall D.J., Val A.L. Air breathing in the armored catfish (Hoplosternum littorale) as an adaptation to hypoxic, acidic, and hydrogen sulphide rich waters // Can. J. Zool. 1995. V. 73. № 4. P. 739–744.
  17. Cadenas S. Mitochondrial uncoupling, ROS generation and cardioprotection // Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2018. V. 1859. № 9. P. 940−950. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2018.05.019
  18. Cao Y., Wang H.G., Cao Y.Y. et al. Inhibition effects of protein-conjugated amorphous zinc sulfide nanoparticles on tumor cells growth // J. Nanopar. Res. 2011. V. 13. P. 2759−2767.
  19. Cooper C.E., Brown G.C. The inhibition of mitochondrial cytochrome oxidase by the gases carbon monoxide, nitric oxide, hydrogen cyanide and hydrogen sulfide: chemical mechanism and physiological significance // J. Bioenerg. Biomemebr. 2008. V. 40. P. 533–539.
  20. Cortesi P., Cattani O., Vitali G. Physiological and biochemical responses of the bivalve Scapharca inaequivalvis to hypoxia and cadmium exposure: erythrocytes versus other tissues // Marine Coastal Eutrophication: Proc. Int. Conf. (March 21−24, 1990). Bologna, Italy, 1992. Р. 1041−1054.
  21. Dzeja P., Terzic A. Adenylate kinase and AMP signaling networks: metabolic monitoring, signal communication and body energy sensing // Int. J. Mol. Sci. 2009. V. 10. № 4. P. 1729–1772. https://doi.org/10.3390/ijms10041729
  22. Grieshaber M.K., Völkel S. Animal adaptations for tolerance and exploitation of poisonous sulfide // Annu. Rev. Physiol. 1998. V. 60. P. 33−53. https://doi.org/10.1146/annurev.physiol.60.1.33
  23. Grivennikova V.G., Vinogradov A.D. Mitochondrial production of reactive oxygen species // Biochemistry (Moscow). 2013. V. 78. № 13. P. 1490−1511. https://doi.org/10.1134/S0006297913130087
  24. Holden J.A., Pipe R.K., Quaglia A., Ciani G. Blood cells of the arcid clam, Scapharca inaequivalvis // J. Mar. Biol. Assoc. U. K. 1994. V. 74. № 2. P. 287−299.
  25. Holm-Hansen O., Booth C.R. The measurement of adenosine triphosphate in the Ocean and its ecological significance // Limnol. Oceanogr. 1966. V. 11. № 4. P. 510–519. https://doi.org/10.4319/lo.1966.11.4.0510
  26. Itzhaki R.F., Gill D.M. A micro-biuret method for estimating proteins. // Anal. Biochem. 1964. V. 9. № 4. Р. 401–410. https://doi.org/10.1016/0003-2697(64)90200-3
  27. Kladchenko E.S., Andreyeva A.Yu., Kukhareva T.A., Soldatov A.A. Morphologic, cytometric and functional characterisation of Anadara kagoshimensis hemocytes // Fish Shellfish Immunol. 2020. V. 98. P. 1030−1032. https://doi.org/10.1016/j.fsi.2019.11.061
  28. Lowenstein J.M. Ammonia production in muscle and other tissues: the purine nucleotide cycle // Physiol. Rev. 1972. V. 52. № 2. P. 382–414. https://doi.org/10.1152/physrev.1972.52.2.382
  29. Miyamoto Y., Iwanaga C. Effects of sulphide on anoxia-driven mortality and anaerobic metabolism in the ark shell Anadara kagoshimensis // J. Mar. Biol. Assoc. U. K. 2017. V. 97. № 2. P. 329−336.
  30. Moosavi B., Berry E.A., Zhu X.L. et al. The assembly of succinate dehydrogenase: a key enzyme in bioenergetics // Cell Mol. Life Sci. 2019. V. 76. P. 4023–4042. https://doi.org/10.1007/s00018-019-03200-7
  31. Nakano T., Yamada K., Okamura K. Duration rather than frequency of hypoxia causes mass mortality in ark shells (Anadara kagoshimensis) // Mar. Pollut. Bull. 2017. V. 125. № 1−2. P. 86−91.
  32. Soldatov A.A., Andreenko T.I., Sysoeva I.V., Sysoev A.A. Tissue specificity of metabolism in the bivalve mollusc Anadara inaequivalvis Br. under conditions of experimental anoxia // J. Evol. Biochem. Physiol. 2009. V. 45. № 3. P. 349−355. https://doi.org/10.1134/s002209300903003x
  33. Stewart F.J., Cavanaugh C.M. Bacterial endosymbioses in Solemya (Mollusca: Bivalvia) – model systems for studies of symbiont-host adaptation // Antonie van Leeuwenhoek. 2006. V. 90. P. 343−360.
  34. Tobler M., DeWitt T.J., Schlupp I. Toxic hydrogen sulfide and dark caves: phenotypic and genetic divergence across two abiotic environmental gradients in Poecelia mexicana // Evolution. 2008. V. 62. № 10. P. 2643–2649.
  35. Tobler M., Palacios M., Chapman L.J. Evolution in extreme environments: replicated phenotypic differentiation in livebearing fish inhabiting sulfidic springs // Evolution. 2011. V. 65. № 8. P. 2213–2228.
  36. van Hellemond J.J., van der Klei A., van Weelden S.W., Tielens A.G. Biochemical and evolutionary aspects of anaerobically fuctioning mitochondria // Philos. Trans. R. Soc. Lond. Soc. B. 2003. V. 358. № 1429. P. 205−215. https://doi.org/10.1098/rstb.2002.1182
  37. Vismann B. Hematin and sulfide removal in hemolymph of the hemoglobin-containing bivalve Scapharca inaequivalvis // Mar. Ecol. Prog. Ser. 1993. V. 98. P. 115−122.
  38. Wu B., Teng H., Yang G. Hydrogen sulfide inhibits the translational expression of hypoxia-inducible factor-1α // Br. J. Pharmacol. 2012. V. 167. № 7. P. 1492–1505.
  39. Yusseppone M.S., Rocchetta I., Sabatini S.E., Luquet C.M. Inducing the alternative oxidase forms part of the molecular strategy of anoxic survival in freshwater bivalves // Front Physiol. 2018. V. 9. Art. ID 100. https://doi.org/10.3389/fphys.2018.00100

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Активность сукцинатдегидрогеназы (СДГ) в тканях анадары (1 – нормоксия; 2 – острая гипоксия; 3 – сероводородная нагрузка; *р< 0.05 относительно контроля; *р< 0.05 относительно контроля; n = 9).

Скачать (154KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Пул аденилатов в тканях анадары (1 – нормоксия; 2 – острая гипоксия; 3 – сероводородная нагрузка; n = 9).

Скачать (119KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Содержание отдельных фракций аденилатов (АТФ, АДФ, АМФ) в тканях анадары (1 – нормоксия; 2 – острая гипоксия; 3 – сероводородная нагрузка; *р< 0.05 относительно контроля; n = 9).

Скачать (317KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Аденилатный энергетический заряд (АЭЗ) в тканях анадары (1 – нормоксия; 2 – острая гипоксия; 3 – сероводородная нагрузка; *р< 0.05 относительно контроля; n = 9).

Скачать (131KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».