Sveuilite Josipa Jurja Strossmayera u OsijekuODJEL ZA BIOLOGIJU

Znanstveni esej iz kolegija:ANIMALNA FIZIOLOGIJA 1

Oksidativni stres i antioksidativni odgovor kineske jesetre (Acipenser sinensis) nakon dugotrajnog gladovanja

Mentor: doc. dr. sc. Branimir Hackenberger Izradila: Zorica Viti

Osijek, prosinac 2012.Gladovanje je glavna prijetnja s kojom se ribe esto susreu u svojim prirodnim, vodenim ekosustavima, posebno tijekom razmnoavanja i migracija. Istraivanja su pokazala da ribe posjeduju specini anti-stres sustav tijekom perioda gladovanja, u kojem se njihov metabolizam i fizioloke funkcije in vivo znatno mijenjaju. Nuno je promatrati promjene u imunolokom sustavu i sposobnosti antioksidacije u riba, pratei nekoliko povezanih biomarkera. Lizozim (LSZ) je jedan od najvanijih faktora koje ribe imaju za odolijevanje infekcije patogenima. Sposobnost inhibicije hidroksilnih radikala (AIHR) je posebno vana za odravanje ribljeg zdravlja, zato to metabolizmi organizama konitinuirano oslobaaju slobodne radikale, koji oteuju tkiva. Konano, ukupan antioksidativni kapacitet (T-AOC) riba odraava ukupnu metaboliku sposobnost antioksidativne enzimatske i ne enzimatske aktivnosti. Kineska jesetra (Acipenser sinensis) je anadromna vrsta koja ivi u Yangtze rijeci i pripada Crvenoj listi po ugroenosti. Juvenilne jesetre se skupljaju u estuariju od svibnja do rujna, nakon rujna odlaze u more dok ne narastu te se vraaju u rijeku u reproduktivnoj migraciji. Juvenilnim jesetrama pribilino je potrebno pet mjeseci kako bi razvile sposobnost osmoregulacije u estuariju. Izlovljavanjem, zagaenjem vode, ljudskom atkivnou, biomasa jesetri u estuariju Yangtze rijeke znatno je smanjena. Svrha ovog istraivanja bila je razjasniti utjecaj dugotrajnog gladovanja na fizioloke aktivnosti kineske jesetre.U istraivanju su koritene juvenilne kineske jesetre, iz umjetnog uzgoja. Jesetre su hranjene komercijalnom smjesom (Shandong Shengsuo Feed Company, Yantai City,China), 3 puta dnevno. Glavna zamjerka ovog naina ishrane je to ne daje kvalitativni i kvantitativni uvid u sastav hrane, primjerice: ako je hrana sadravala dosta masti, samim time i zalihe za izgladnjivanje su bile vee. Koriteno je 60 riba (starosti 7 mjeseci), a tijekom trajanja eksperimenta dnevno su mjerene: temperatura vode, pH, i otopljeni kisik. Ribe su bile izloene 12-satnom dnevno-nonom fotoperiodu iz fluorescentnih svjetiljki. Prije poetka eksperimenta juvenilne jesetre su izgladnjivane jedan dan, a poslije toga bile su izloene kontinuiranoj fazi gladovanja. Uzimani su uzorci krvi tijekom 48-dnevnog perioda gladovanja. Odabrane ribe su anestezirane anestetikom MS-222 (trikain-metansulfonat), prije samog vaenja krvi. MS-222 je anestetik za ribe koji usporava metabolizam, a samim time potronju kisika i stvaranje amonijaka. Ono to nije naglaeno, a to je vrlo vano je da se anestetik najee ukoliko nije upotrebljen u optimalnoj koncentraciji moe ponaati kao dodatni stresor. Dokazano je da MS-222 djeluje na razine glukoze, aminotransferaze i kolesterola. Razine LSZ-a, AIHR-a, T-AOC-a otkrivene su kit reagensom (Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute). Za odreivanje apsorbanci (LSZ, AIHR, T-AOC) svaka otopina seruma, destilirane vode, reagensa i same komponente bila je pohranjena na drugije vrijeme i drugiju temperaturu, potom su odreivane apsorbance spektrofotometrom. Lizozimska aktivnost juvenilnih jedinki openito se poveavala kako je vrijeme gladovanja odmicalo. Prvog dana gladovanja lizozimska aktivnost bila je minimalna, nakon 43 dana gladovanja lizozimska aktivnost dosegla je maximum. Nadalje, kako se period izgladnjivanja odmicao AIHR juvenilnih kineskih jesetri se poveavala i onda se naglo poela smanjivati. Dakako, AIHR jedinki koje su izgladnjivane 9 dana bila je znatno via od jedinki izgladnjivanih 37 dana. Kao zadnja komponenta istraivanja, vrijednost T-AOC u poetnom razdoblju gladovanja bila je via i znatno je varirala, nego u kasnijem razdoblju gdje je bila nia. Jesetre izgladnjivane 13 dana imale su znatno veu vrijednost T-AOC od onih izgladnjivanih 19 dana. Ustanovljeno je da izgladnjivanje ubrzava starenje, toksinost i smrtnost u odreenim patolokim situacijama. Ti efeketi su usko povezani sa koliinom reaktivnog kisika (ROS) ije poveanje izavano glau, vodi do oksidativnog stresa. Omjeri NADH/NADPH, glutation -a, mikronutrijenata poput vitamina E i C, karotenoida imaju veliku ulogu kao antioksidativni faktori. Druge komponente su antioksidativni enzimi koji uklanjaju slobodne radikale (katalaze, glutation reduktaze i sl.). Kineske jesetre predstavljaju vanu evolucijsku poveznicu izmeu primitivnih hrskavinjaa (Elasmobranchii) i pravih kotunjaa (Teleostei), a preivjele su vie od 100 milijuna godina. Upravo iz tih razloga, zasluile su biti opirnije istraene. Nadalje, prije ovog istraivanja bilo je postavljeno nekoliko hipoteza koje su opovrgnute. Fevolden i suradnici tvrdili su da poveanje lizozimske aktivnosti ovisi o intenzitetu stresa. Mock i suradnici tvrdili su da kronini stres reducira lizozimsku aktivnost. No, ini se da trend lizozimske aktivnosti varira od vrste do vrste te u ovisnosti od razliitih stresora. Istraivanje u ovom radu pokazalo je da se nespecifian imunoloki sustav kineske jestre prilino dobro ponaa tijekom velikih zahtijeva u periodu gladovanja. Slobodni radikali su nestabilni i imaju jedinstvene oksidacijske karakteristike tako to napadaju susjedne molekule odvlaei im elektrone. Ukoliko im antioksidans ne preda elektron, oni formiraju lance, te oteuju tkiva. Prethodne studije su pokazale da je korelacija izmeu AIHR i hidroksilnih radikala negativna. Ova studija je pokazala, da se dugotrajnim gladovanjem u juvenilnih kineskih jesetri razina AIHR-a smanjuje, a opasnost od slobodnih radikala poveava. U ovom istraivanju kao mogua objanjenja smanjenja razine T-AOC-a tijekom gladovanja, navedeno je nekoliko mogunosti: kako se period gladovanja produavao koliina slobodnih radikala se poveavala, a neke efektivne supstance bile su odmah reducirane. Uzrok tome je inhibicija oksidacije elektrofilnih grupa. Iako je ovim radom dokazano da lizozim ima vrlo bitnu ulogu u obrani od patogena, te se njegova koncentracija poveava, nisu navedeni razlozi zbog kojih se on poveava. Ope je poznato da je lizozim enzim koji katalizira hidrolizu beta 1,4 glikozidne veze u peptidoglikanima stanine stijenke bakterija, te da je skloniji gram pozitivnim bakterijama (liza gram negativnih bakterija zahtijeva EDTA). Smatram da specifinost imunosnog sustava kineske jesetre lei u sljedeoj injenici. U samoj vodi, ivotnoj sredini jesetri nalazi se mnogo bakterija, kako bi se kompenzirala ravnotea izmeu oslabljenog antioksidativnog sustava, odnosno oslabljene sposobnosti borbe protiv tetnih radikala tijekom dueg vremena, u citoplazmatskim granulama polimorfonuklearnih neutrofila (PMN) stvara se vea koncentracija lizozima, te se pospjeuje odolijevanje patogenima. Mislim da bi se sljedea istraivanja trebala bazirati na izolaciji i analizi PMN-a kineske jesetre, jer bi na taj nain sa velikom sigurnou mogli potvrditi tone razloge poveanja koncentracije lizozima, tijekom dueg perioda stresa. Osobno smatram, da se u ovom istraivanju moglo pratiti puno vie parametara od gore spomenutih, primjerice: razina lipidne peroksidacije, karbonil proteina, aktivnost enzima poput superoksid dismutaze (SOD), glutation peroksidaze (GPx), katalaze (CAT), jer su oni izravni pokazatelji oksidativnog stresa. Nadalje, tijekom akcija spaavanja kineske jesetre, trebalo bi preventirati izgladnjivanje. Ljudi uvelike mogu pomoi jesetrama adekvatnim hranjenjem, primjerice obogaivanjem vode hitozanom, koji apsorbira i izbacuje reaktivne tvari iz organizma ili probioticima kako bi poboljali oksidativni otpor.

LITERATURA:

Znanstveni radovi:1. Oxidative Stress and Antioxidant Defenses after Long-termFasting in Blood of Chinese Sturgeon (Acipenser sinensis); Guangpeng Fenga, Xiaotao Shib, Xiaorong Huanga, Ping Zhuanga*

2. Effect of anaesthetics MS-222 and clove oil on blood biochemical parameters of juvenile Siberian sturgeon (Acipenser baerii)2011, Feng, G.; Zhuang, P.; Zhang, L.; Kynard, B.; Shi, X.; Duan, M.; Liu, J.; Huang, X. , Journal of Applied Ichthyology, 27: 595 - 599

3. Lipid Peroxidation - Causes And Consequences (2008)tefan, Leo,Tepi, Tina,Zavidi, Tina,Urukalo, Marta,Tota, Dalibor,Domitrovi, Robert