Содержание к диссертации
Обзор литературы
Влияние гельминтов на гематологические
показатели окончательных хозяев (позвоночных
животных)
Влияние гельминтов на белковый обмен
окончательных хозяев
Влияние цестодной инвазии на белковый обмен Влияние трематоднои инвазии на белковый
обмен
Влияние нематодной инвазии на белковый
обмен
Влияние гельминтов на липидный обмен
окончательных хозяев
Влияние цестодной инвазии на липидный обмен Влияние трематоднои инвазии на липидный
обмен
Влияние нематодной инвазии на липидный
обмен
Влияние гельминтов на углеводный обмен
окончательных хозяев
Влияние цестодной инвазии на углеводный
обмен
Влияние трематоднои инематодной инвазий на
углеводный обмен
Влияние гельминтов на биохимические
показатели промежуточных хозяев
(позвоночных и беспозвоночных животных)
Краткая характеристика основных групп гельминтов, паразитирующих в чайках
Баренцева моря
Параметры обмена веществ - индикаторы
гельминтозов
Материалы и методы исследования
Районы и методы сбора материала
Методы экспериментальных исследований
Методы биохимических исследований
Результаты
Характер белкового обмена чаек при заражении
гельминтами
Изменение содержания белковых фракций в
плазме крови чаек p. Larus при инвазии
гельминтами
стр.
\
З Л.2. Изменение активности ферментов АлАТ и АсАТ
в плазме крови чаек p. Larus при инвазии
гельминтами 92
3.1.3. Изменение небелковых азотистых компонентов
плазмы крови чаек p. Larus при инвазии
гельминтами 99
-
Характер липидного обмена чаек при заражении гельминтами 107
-
Состояние антиоксидантной системы защиты
чаек, инвазированных гельминтами 115
-
Изменение параметров неспецифической антиоксидантной системы защиты и ПОЛ в кишечнике чаек p. Larus при инвазии гельминтами
-
Изменение параметров неспецифической антиоксидантной системы защиты и ПОЛ в печени чаек p. Larus при цестодноЙ инвазии 117
-
Изменение параметров неспецифической антиоксидантной системы защиты и ПОЛ в печени чаек p. Larus при трематодной инвазии... 120
-
Изменение параметров неспецифической антиоксидантной системы защиты и ПОЛ в эритроцитах чаек p. Larus при инвазии гельминтами 123
-
Характер углеводного обмена чаек при заражении гельминтами 131
-
Характер минерального обмена чаек при заражении гельминтами 136
-
Изменение гематологических показателей чаек
при заражении гельминтами 144
Глава IV Обсуждение 147
Заключение 159
Выводы 162
Литература 164
Введение к работе
Актуальность работы. Многие виды гельминтов представляют собой возбудителей опасных паразитарных заболеваний человека и животных, нередко вызывающих сильное ослабление и гибель своих хозяев. Эта проблема, имеющая важное научное и практическое значение, давно привлекала внимание исследователей. Работы, посвященные изучению влияния гельминтов на организм хозяина, достаточно многочисленны (Аникиева и др., 1988; Пронина, Пронин, 1988; Сидоров и др., 1989; Куровская, 1990, 1993; Силкина, Микряков, 1999, 2003, 2005 а, б; Извекова, 2001; Силкина, Жарикова, 2003; Kagan, Goodchild, 1961; Bristol et al., 1982; Rasheed, Simha, 1982; Nduka, 1985; Brar et al., 1991; Moskwa et al., 1998; Lunza-Lyskov et al., 2000). Однако при этом в качестве объектов в подавляющем большинстве случаев использовались рыбы, домашние и лабораторные животные. Воздействие же паразитических червей на диких животных в их естественных условиях обитания и по сей день остается мало изученным.
Патогенное воздействие гельминтов морских птиц на своих окончательных хозяев на уровне отдельных особей и на уровне популяций неоднократно описывалось и обсуждалось в литературе (Белопольская, 1952; Кулачкова, 1960, 1961, 1979; Thorn, Garden, 1955; Clare et al., 1958; Grenquist, 1970; Grenquist et al., 1972; Person et al., 1974; Karstad et al., 1982; Thompson, 1985). Общий полный обзор данных по этому вопросу сделан в работе Лаукнера (Lauckner, 1985). Следует отметить, что практически во всех исследованиях в качестве объектов использовались чайки и морские утки (в первую очередь обыкновенная гага) - птицы, имеющие тесные экологические связи с прибрежными морскими экосистемами, где и реализуются жизненные циклы большинства видов гельминтов.
Исследования в области изучения патогенного влияния гельминтов на птиц Баренцева моря до настоящего времени остаются очень немногочисленными. Г.С. Марков (1941) предполагал, что в условиях
5 сурового арктического климата Новой Земли в этом районе патогенное воздействие на гаг-гребенушек могут оказывать паразитирующие у них скребни и цестоды сем. Hymenolepididae. Позднее при изучении гельминтофауны птиц на архипелаге Семь Островов М.М. Белопольская (1952) определила, что для обыкновенных гаг в этом районе наиболее патогенными оказались скребни Profilicollis botulus, цестоды Hymenolepis microsoma {=Microsomacanthus microsome?) и трематоды Spelotrema pygmaeum (^Microphallus pygmaeus). Цестоды и трематоды, по мнению М.М. Белопольской, в силу очень высокой интенсивности инвазии (ИИ) {Spelotrema pygmaeum — до 24000 экз., Hymenolepis microsoma — до 195000 экз.) затрудняли прохождение и усвоение пищи в кишечнике птиц и отнимали у хозяев большое количество питательных веществ. Скребни же с помощью своих хоботков разрушали стенки задней кишки птиц, вызывая опухоли и воспаления и открывая доступ бактериальным инфекциям. М.М. Белопольская аргументировала свои выводы тем, что сильно зараженные указанными гельминтами птицы (в особенности птенцы) значительно отставали в весе, практически не имели жировых отложений и часто погибали. Кроме этого, М.М. Белопольская отмечала, что патогенное воздействие гельминтов на хозяев может возрастать при наличии других неблагоприятных факторов - например, при ослаблении самок гаги в результате голодания в период насиживания яиц.
Необходимо отметить, что все гельминты, вызывающие наибольшее негативное воздействие на баренцевоморских гаг - обычные компоненты их паразитофауны, имеющие широкое географическое распространение. Поэтому заметное патогенное влияние на своих хозяев, вплоть до летальных исходов, они вызывают, видимо, лишь при очень высокой интенсивности инвазии и наличии других неблагоприятных факторов, ослабляющих резистентность организма птиц (суровые климатические условия, голодание, недостаточное развитие механизмов иммунной защиты у птенцов и др.).
По результатам паразитологического мониторинга беломорской популяции обыкновенной гаги В.Г. Кулачковой (I960, 1961, 1979) были определены наиболее патогенные для птиц виды гельминтов и проведен ґ^, ряд экспериментов с целью изучения неблагоприятных для хозяев последствий. Необходимо подчеркнуть, что наряду с теми видами гельминтов, которые были определены как наиболее патогенные для гаг по результатам работ М. М. БелопольскоЙ на побережье Мурмана (1952), В. Г. Кулачкова отметила и значительную роль трематод Paramonostomum alveatum именно для птиц Белого моря. Редии P. alveatum развиваются в литоральных моллюсках Hydrobia ulvae, а церкарии после выхода из моллюска инцистируются на поверхности раковин других гастропод (в основном литторин и гидробий). Согласно подсчетам В. Г. Кулачковой (1961), на раковине одного моллюска может концентрироваться до 260 '^ цист адолескарий P. alveatum. К тому же массовый выход церкарии из моллюсков по времени совпадает с периодом повышения температуры воды в литоральных ваннах. Эти процессы происходят в конце июня -начале июля, т. е. именно в те сроки, когда птенцы обыкновенной гаги начинают самостоятельно питаться в зоне прилива, причем основу их рациона составляют как раз мелкие литоральные моллюски (Бианки и др., 1979). Указанные обстоятельства, по мнению В.Г. Кулачковой (1961), и ^ обеспечивают высокую вероятность заражения гагачат инвазионными личинками P.alveatum. Согласно результатам наблюдений (Кулачкова, 1961, 1979), средняя ИИ птенцов гаги маритами P. alveatum составляла 10-12 тыс. экземпляров, а максимальная - 49 594 экземпляра. При массовом паразитировании в кишечнике птиц трематоды разрушают эпителиальные покровы, вызывают воспаление стенок кишки и образование спаек на слизистой оболочке. В некоторых случаях автором отмечены внутренние кровотечения в кишечниках птиц. Как следствие, у птиц нарушается щ нормальное функционирование желудочно-кишечного тракта, происходит потеря аппетита, наблюдается сильное истощение, и в большинстве
7 случаев заболевание заканчивается смертью. Экспериментальные исследования по изучению динамики веса птенцов при гельминтной инвазии показали, что при заражении P. alveatum ежедневный прирост массы у инвазированных птенцов составлял в среднем 4,1 г, тогда как у контрольных — 9,3 г (Кулачкова, 1960). Продолжительность эксперимента составляла 18 дней.
В.Г. Кулачкова (1961) подчеркивала, что среди погибших птиц преобладали пуховые птенцы не старше 10-дневного возраста (98,1 %), а гибели взрослых гаг не отмечалось. Количество птенцов, погибавших от гельминтной инвазии на Белом море, варьировало в различные годы. Возможно, это было связано с различными уровнями зараженности промежуточных хозяев в тот или иной год, локальными и межгодовыми различиями в трофике птенцов, колебаниями климатических условий. Однако не вызывает сомнений, что патогенное воздействие гельминтной инвазии может в отдельные периоды оказывать влияние на динамику численности окончательных хозяев, т.е. проявляться уже на популяционном уровне.
Изучение патогенного влияния гельминтов на обыкновенных гаг проводились также на Балтийском море (Grenquist, 1970; Grenquist et al, 1972; Person et al, 1974) и в северной Атлантике (Thompson, 1985). Указанные авторы описывали последствия паразитирования в организме птиц трематод, цестод и скребней, в целом аналогичные тем, что уже приводились в работах В.Г. Кулачковой (эрозии обширных участков слизистой оболочки кишки, гиперемия, энтериты, разрастание тканей и расширение кровеносных сосудов стенки кишки, образование фиброзных капсул, перитониты). Схожим оказался и видовой состав гельминтов, выделенных как наиболее патогенных для гаг Балтийского, Белого и Баренцева морей - микрофаллиды группы «pygmaeus», цестодьт Microsomacanthus spp., скребни Profilicollis botnlus. Для балтийской популяции гаг в качестве патогенной формы указана также цестода Schistocephalus solidus (Grenqirist et al, 1972; Person et al, 1974).
Лаукнер (Lauckner, 1985), анализируя степень патогенности гельминтов, паразитирующих у сизых чаек, отметил, что при высокой интенсивности инвазии серьезные нарушения в жизнедеятельности организма птиц (воспаление и деструкция слизистой оболочки кишки, сужение сосудов и др.) вызывают трематоды Cryptocotyle lingua и Plagiorchis laricola. В некоторых случаях паразитирование этих трематод приводит к летальному исходу. Кроме того, гибель птиц могут вызывать и цестоды p. Tetrabothrhis за счет избирательного потребления витамина В]2 и последующего развития авитаминоза у хозяев (Lauckner, 1985). О негативных последствиях паразитирования трематод Renicola glacialis в почечных канальцах глупышей сообщают Рили и Уэйн Оуэн (Riley, Wynne Owen, 1972).
Необходимо отметить, что в очень небольшом количестве работ приведены убедительные доказательства того, что смерть птиц вызывается именно непосредственным воздействием гельминтов. Томпсон (Thompson, 1985) указывал, что большинство исследователей приходили к заключению о патогенности тех или иных видов гельминтов для своих окончательных хозяев на основании обследования птиц, найденных мертвыми. Если в этих случаях у птиц регистрировались высокие значения интенсивности инвазии каким-либо видом гельминтов, то этот вид считался патогенным. Однако часто найденные мертвыми птицы были свободны от инвазии или заражены незначительно. В связи с этим Томпсон (Thompson, 1985) подчеркивал, что важное значение имеет сравнительный анализ особенностей заражения у птиц, найденных мертвыми, и птиц, добытых живыми. Исследования такого плана проводились редко и давали неоднозначные результаты. Персон с соавторами (Person et al, 1974) сообщал, что при изучении степени патогенности микрофаллид группы «pygmaeus» для обыкновенных гаг в
9 Швеции из числа птиц, найденных мертвыми и зараженных этими гельминтами, 93% особей страдали от истощения, отличались слабой упитанностью и имели выраженные признаки энтерита. В то же время такие признаки были отмечены лишь у 28% птиц, добытых живыми и имевших более низкие показатели ИИ микрофаллидами. Вместе с тем исследования Томпсона (Thompson, 1985) по определению степени патогенности скребней Profilicollis botulus для тех же обыкновенных гаг, проведенные в Шотландии, не выявили каких-либо значимых различий ни в ИИ скребнями, ни в упитанности между птицами, найденными мертвыми и добытыми живыми.
Необходимо подчеркнуть, что практически все выводы исследователей относительно патогенности того или иного вида гельминтов для птиц сделаны без привлечения результатов физиологических и биохимических исследований. А между тем именно работы в области биохимии имеют особое значение, поскольку различные изменения в обмене веществ организма при паразитарной инвазии наступают, как правило, до появления морфологических, физиологических и популяционных отклонений от нормы.
Согласно приведенным в литературе данным, большинство выявленных в птицах Арктики и Субарктики гельминтов вряд ли оказывают на их организм существенное патогенное воздействие (принимая во внимание, как правило, невысокие показатели ИИ ими хозяев). Однако полностью игнорировать последствия гельминтозных инвазий для птиц, как на уровне отдельных особей, так и на уровне популяций, по-видимому, нельзя. Необходимо учитывать возможность кумулятивного эффекта: при воздействии на организм хозяина прочих неблагоприятных факторов присутствие паразитов, неощутимое при нормальных условиях, может вызывать более серьезные последствия. Один из таких вариантов - ослабление организма птиц при дефиците кормов. Именно такая ситуация в настоящее время имеет место на
10 Баренцевом море вследствие подрыва традиционной кормовой базы птиц (в первую очередь ихтиофагов) из-за интенсивного рыболовного промысла.
Кроме того, в результате такого нарушения традиционных трофических связей многие виды птиц Баренцева моря (в особенности чайки) стали осваивать новые пищевые объекты (пищевые отбросы, пресноводных беспозвоночных и рыб). В таких условиях многократно возрастает вероятность их заражения личинками неспецифичных для них гельминтов, которые ранее в их паразитофауне отсутствовали, но потенциально способны развиваться и в новых хозяевах. В этих случаях, как правило, патогенное воздействие паразита на организм хозяина многократно усиливается - проявляется «эффект неспецифического паразитирования». Соответственно, можно предположить и усиление фактора паразитизма в процессах, определяющих особенности жизнедеятельности отдельных особей птиц и динамику их популяций.
В настоящее время проблема стресса, обусловленного антропогенным воздействием, приобрела для птиц особо важное значение. Это связано с серьезными изменениями условий и среды обитания вследствие активной хозяйственной деятельности в баренцевоморском регионе. Однако исследований, посвященных изучению этой проблемы, до настоящего времени немного.
В связи с этим возникла необходимость комплексного биохимического изучения морских птиц, которое проводится с 1999 года на базе Мурманского морского биологического института КНЦ РАН. В качестве объектов были выбраны чайки рода Lams, а основное внимание уделялось изучению влияния гельминтов из разных систематических групп на метаболизм хозяев.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы было исследование влияния зараженности гельминтами различных классов на показатели обмена веществ чаек рода Lams в природных и экспериментальных условиях. В соответствии с целью работы в ходе настоящего исследования решались следующие задачи:
Определить степень влияния гельминтов разных таксонов (цестоды, трематоды), паразитирующих в чайках p. Lams, на характер белкового, липидного, углеводного и минерального обменов у молодых и взрослых птиц;
Выявить особенности протекания некоторых биохимических процессов в организме чаек p. Larus, зараженных гельминтами, в зависимости от интенсивности инвазии, а также при развитии цестод и трематод в окончательных хозяевах.
Научная новизна работы. Впервые прослежено влияние гельминтной инвазии на обмен веществ и общее физиологическое состояние чаек p. Larus Баренцева моря.
Получены новые данные, которые позволяют выделить основные параметры белкового, липидного, углеводного и минерального обменов, по изменению которых можно судить о степени воздействия гельминтов на своих хозяев (в данном случае — чаек p. Larus) ~ содержание гамма-глобулинов, модифицированной формы альбумина, мочевой кислоты, общих липидов и холестерина, накопление продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ). Установлена зависимость степени воздействия на разные стороны метаболизма птиц от принадлежности гельминтов к разным систематическим группам, от интенсивности инвазии и возраста хозяина. Кроме того, результаты экспериментальных работ впервые позволили определить характер биохимических процессов в организме чаек p. Larus при развитии инвазии и установлении динамического равновесия в системе «паразит-хозяин».
Практическое значение. Полученные данные могут быть применены для выработки эффективных мер по диагностике и прогнозированию развития гельминтозов среди чаек p. Larus и послужить основой для определения степени патогенности различных систематических групп гельминтов для своих окончательных хозяев. Материалы исследования могут быть использованы для чтения курсов по паразитологии и патологии в университетах, медицинских и ветеринарных институтах.
Апробация работы. Основные результаты работы были представлены и обсуждены на конференциях молодых ученых Мурманского морского биологического института КНЦ РАН (Мурманск, 1999, 2000, 2001, 2002), на международной конференции «Актуальные проблемы изучения и охраны птиц Восточной Европы и Северной Азии» (Казань, 2001), на Всероссийской конференции молодых ученых, посвященной 140-летию со дня рождения Н.М. Книповича (Мурманск, ПИНРО, 2002), на международном научном семинаре «Современные проблемы физиологии и экологии морских животных (рыбы, птицы, млекопитающие)» (Ростов-на-Дону, 2002), на международной конференции «Проблемы современной паразитологии» (Петрозаводск, 2003), на международной научной конференции «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов» (Петрозаводск, 2004) и на Третьей Всероссийской школе по морской биологии «Паразитология и паразитарные системы морских организмов» (Мурманск, 2004).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 22 работы.
Благодарности. Приношу искреннюю благодарность д.б.н. Высоцкой Римме Ульяновне и д.б.н. Галактионову Кириллу Владимировичу, под руководством которых выполнена данная работа. Считаю приятной обязанностью выразить благодарность научному сотруднику ММБИ В.В.Куклину за помощь в выполнении паразитологи ческой части данной работы и помощь в постановке и проведении экспериментов, с.н.с. ММБИ, к.б.н. И.А. Ерохиной за помощь в работе и ценные методические указания, с.н.с. ММБИ, к.б.н. С.Ф. Марасаеву и сотруднику Полярного института рыбного хозяйства и океанографии СВ. Зырянову за помощь в сборе материала. Выражаю
13 искреннюю признательность коллективу сотрудников лаборатории экологической биохимии Института биологии КарНЦ РАН за помощь и поддержку при выполнении настоящего исследования.
