Всероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания животных – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный центр животноводства – ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста»
Цель исследования − изучение влияния серотонина (5-HT) и холецистокинина (ХЦК) на пищевое поведение карпа Cyprinus carpio при сочетанном воздействии световой депривации и биогенных металлов. Для изучения пищевого поведения молодь карпа помещали в камеру из прозрачного оргстекла с перфорациями, которую устанавливали у задней стенки аквариума. Режим освещённости в контрольных группах − 6:18, в опытных группах – 0:24. В два контрольных и два опытных аквариума объёмом 40 л вносили вносили сернокислый цинк (ZnSO4·7H2O), в четыре других – сернокислую медь (CuSO4·5H2O) в количестве 1 мкмоль в расчёте на металл. У передней стенки аквариума помещали корм (замороженные личинки хирономид, массой 9.5 мг). При подъёме передней стенки камеры рыбы могли выходить из камеры для поиска и потребления корма. Регистрировали время нахождения рыб в стартовом отсеке после подъема передней стенки камеры, время, необходимое для достижения рыбами корма, обратно пропорциональное скорости пищевой реакции, и количество потреблённого корма. Рыбам контрольной группы за 1 ч до опытов внутрибрюшинно вводили 0.1 мл раствора Рингера для холоднокровных животных, рыбам опытных групп – равное количество гидрохлорида серотонина (5-HT), в дозе 10 мкг/г массы тела или холецистокинин (ХЦК) в дозе 100 нг/г массы тела. Установили, что в условиях световой депривации эффекты 5-HT и ХЦК снижаются. Степень снижения зависит от наличия в воде Zn и Cu. Через 1 ч под влиянием 5-HT время нахождения рыб в камере уменьшается в присутствии Zn на 25, Cu – на 17% по сравнению с рыбами, находящимися в условиях переменной освещенности. Время достижения кормового пятна уменьшается на 80 и 94%, рацион увеличивается на 22 и 650% соответственно по сравнению с рыбами, находящимися в условиях переменной освещенности. Под влиянием ХЦК в условиях световой депривации через 1 ч время нахождения рыб в камере уменьшается в присутствии Zn на 33, Cu – на 22%. Время достижения кормового пятна уменьшается на 75 и 53%, потребление корма увеличивается на 132 и 25% соответственно по сравнению с рыбами, находящимися в условиях переменной освещенности. Обсуждаются механизмы сочетанного влияния 5-HT, ХЦК, световой депривации и биогенных металлов на пищевое поведение рыб.
1. Андреева Н.Г., Обухов Д.К. Эволюционная морфология нервной системы позвоночных. − СПб: Лань, 1999. − 381 с.
2. Дорошенко М.А., Бянкин А.Г. Морфологическое исследование воздействия солей некоторых тяже-лых металлов на орган обоняния рыб // В сб.: Мат. межд. научно-практ. конф.: «Человек – экология - культура на пороге XXI в». − Находка: Институт технологии и бизнеса, 1999. − Ч. 2. − С. 10-11.
3. Касумян А.О. Воздействие химических загрязнителей на пищевое поведение и чувствительность рыб к пищевым стимулам // Вопросы ихтиологии. − 2001. − Т. 41. − № 1. − С. 82-95.
4. Касумян А.О., Морси А.М.Х. Вкусовая чувствительность карпа к свободным аминокислотам и клас-сическим вкусовым веществам // Вопросы ихтиологии. − 1998. − Т. 36. − № 3. − С. 386-400.
5. Кузьмина В.В. Процессы экзотрофии у рыб. Организация. Регуляция. Адаптации. – М.: Полиграф-Плюс, 2015. − 260 с.
6. Кузьмина В.В., Гарина Д.В. Влияние периферически введённого серотонина на пищевую и двига-тельную активность карпа Cyprinus carpio L. // Биология внутренних вод. − 2013. − № 1. − С. 73-81.
7. Теренина Н.Б., Густафссон М.К.С. Нейротрансмиттеры у гельминтов (биогенные амины и оксид азота). − М.: Наука, 2003. − 179 с.
8. Abreu M.S., Giacomini A.C.V.V., Rubens R., Kalueff A.V., Barcellos L.J.G. Effects of ZnSO4-induced pe-ripheral anosmia on zebrafish behavior and physiology // Behav. Brain Res. − 2017. − Vol. 320. − P. 275-281.
9. Alabaster J.S., Lloyd R. Water quality criteria for freshwater fish. − Butterworths, London: FAO Publ., 1982, 297 p.
10. Berntssen M.H.G., Atland A., Handy R.D. Chronic dietary mercury exposure causes oxidative stress, brain lesions, and altered behaviour in Atlantic salmon (Salmo salar) parr // Aquat. Toxicol. − 2003. − Vol. 65. − P. 55-72.
11. Bubenik G.A., Pang S.F. The role of serotonin and melatonin in gastrointestinal physiology: ontogeny, reg-ulation of food intake, and mutual serotonin-melatonin feedback // J. Pineal Res. − 1994. − Vol. 16. − No. 2. − P. 91-99.
12. de Pedro N., Bjornsson B.T. Regulation of food intake by neuropeptides and hormones // In: Food intake in fish. Ch. 12. (Eds. Houlihan D., Boujard T., Jobling M.). − Wiley Blackwell Sci. Publ., 2001. − P. 269-296.
13. de Pedro N., Pinillos M.L., Valenciano A.I., Alonso-Bedate M., Delgado M.J. Inhibitory effect of serotonin on feeding behavior in goldfish: involvement of CRF // Peptides. − 1998. − Vol. 19. − No. 3. − P. 505-511.
14. Caamaño-Tubío R.I., Pérez J., Ferreir, S., Aldegund M. Peripheral serotonin dynamics in the rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) // Compar. Biochem. Physiol. − 2007. − Vol. 129. − P. 245-255.
15. Donovan M.H., Tecott L.H. Serotonin and the regulation of mammalian energy balance // Front Neurosci. − 2013. − Vol. 7. − No. 36. − P. 1-15.
16. Fingerman S.W. Circadian rhythms of brain 5-hydroxytryptamine and swimming activity in the teleost, Fundulus grandis // Comp. Biochem. Physiol. − 1976. − Vol. 54. − P. 49-53.
17. Gaworecki K.M., Klaine S.J. Behavior and biochemical responses of hybrid striped bass during and after fluoxetine exposure // Aquat. Toxicol. − 2008. − Vol. 88. − P. 207-213.
18. Hartviksen M.B., Kamasaka Y., Jordal A.-E.O., Koedijk R.M., Rønnestad I. Distribution of cholecystokin-in-immunoreactive cells in the gut of developing Atlantic cod Gadus morhua L. larvae fed zooplankton or rotifers // J. Fish Biol. − 2009. − Vol. 75. − P. 834-844.
19. Himick B.A., Peter R.E. CCK/gastrin-like immunoreactivity in brain and gut, and CCK supression of feed-ing in goldfish // Am. J. Physiol. − 1993. − Vol. 267. − P. 841-851.
20. Himick B.A., Peter R.E. Bombesin acts to suppress feeding behavior and alter serum growth hormone in goldfish // Physiol. Behav. − 1994. − Vol. 55. − No. 1. − P. 65-72.
21. Holmgren S., Nilsson S. Bombesin-, gastrin/CCK- 5-hydroxytryptamine-, neurotensin-, somatostatin-, and VIP-like immunoreactivity and catecholamine fluorescence in the gut of elasmobranch, Squalus acanthias // Cell Tissue Res. − 1983. − Vol. 234. − P. 595-618.
22. Kah O., Chambolle P. Serotonin in the brain of the goldfish, Carassius auratus. An immunocytochemical study // Cell Tissue Res. − 1983. − Vol. 234. − P. 319-333
23. Khan I.A., Joy K.P. Seasonal and daily variations in hypothalamic monoamine levels and monoamine oxidase activity in the teleost Channa punctatus (Bloch) // Chronobiol. Int. − 1988. − Vol. 5. − No. 4. − P. 311–316.
24. Kuz'mina V.V. The influence of zinc and copper on the latency period for feeding and the food uptake in common carp, Cyprinus carpio L. // Aquat. Toxicol. − 2011. − Vol. 1-2. − P. 73-78.
25. MacDonald E., Volkoff H. Cloning, distribution and effects of season and nutritional status on the expres-sion of neuropeptide Y (NPY), cocaine and amphetamine regulated transcript (CART) and cholecystokinin (CCK) in winter flounder (Pseudopleuronectes americanus) // Hormon. Behav. − 2009. − Vol. 56. − No. 1. − P. 58-65.
26. Margolis-Kazan H., Halpern-Sebold L.R., Schreibman M.P. Immunocytochemical localization of serotonin in the brain and pituitary gland of the platyfish, Xiphophorus maculatus // Cell Tissue Res. − 1985. − Vol. 240. − P. 311-314.
27. McNeil P.L., Boyle D., Henry T.B., Handy R.D., Sloman K.A. Effects of metal nanoparticles on the lateral line system and behaviour in early life stages of zebrafish (Danio rerio) // Aquat. Toxicol. − 2014. − Vol. 152. − P. 318-323.
28. Moore J., Ramamoorthy S. Heavy Metals in Natural Waters. − New York: Springer-Verlag Publ., 1984. − 268 p.
29. Murashita K., Kurokawa T., Nilsen T.O., Ronnestad I. Ghrelin, cholecystokinin, and peptide YY in Atlantic salmon (Salmo salar): molecular cloning and tissue expression // Gen. Comp. Endocrinol. − 2009. − Vol. 160. − P. 223-235.
30. Olcese J.M., Darr C., Demuri B., Hall T.R., de Vlaming V. Photoperiod effects on hypothalamic serotonergic activity in the goldfish, Carassius auratus // Comp. Biochem. Physiol. − 1980. − Vol. 66. − P. 363-365.
31. Penney C.C., Volkoff H. Peripheral injections of cholecystokinin, apelin, ghrelin and orexin in cavefish (Astyanax fasciatus mexicanus): Effects on feeding and on the brain expression levels of tyrosine hydrox-ylase, mechanistic target of rapamycin and appetite-related hormones // Gen. Compar. Endocrinol. − 2014. − Vol. 196. − P. 4-40.
32. Peyon P., Saied H., Lin X., Peter R.E. Postprandial seasonal and sexual variations in cholecystokinin gene expression in goldfish brain // Mol. Brain Res. − 1999. − Vol. 74. − P. 190-196.
33. Rindi G., Leiter A.B., Kopin A.S. Bordi C., Solcia E. The normal endocrine cell of the gut. Changing con-cepts and new evidences // Ann. N.Y. Acad. Sci. − 2004. − Vol. 1014. − P. 1-12.
34. Rubio V.C., Sanchez-Vazquez F.J., Madrid J.A. Oral serotonin administration affects the quantity and the quality of macronutrients selection in European see bass Dicentrarchus labrax L. // Physiol. Behavior. − 2006. − Vol. 87. − P. 7-15.
35. Rubio V.C., Sánchez-Vázquez F.J., Madrid J.A. Role of cholecystokinin and its antagonist proglumide on macronutrient selection in European sea bass Dicentrarchus labrax, L. // Physiol. Behav. − 2008. − Vol. 93. − No. 4-5. − P. 862-869.
36. Sandheinrich M.B., Atchison G.J. Sublethal copper effects of on bluegill, Lepomis macrochiris, foraging behaviour // Can. J. Fish. Aquat. Sci. − 1989. − Vol. 46. − P. 1977-1985.
37. Scott G.R., Sloman K.A. The effect of environment pollutants on complex fish behaviour: integrating be-havioural and physiological indicators of toxicity // Aquatic Toxicol. − 2004. − Vol. 68. − P. 369-392.
38. Sebert P., Barthelemy L., Caroff J. Serotonin levels in fish brain: effects of hydrostatic pressure and water temperature // Experientia. − 1985. − Vol. 41. − P. 1429-1430.
39. Silva P.I.M., Martins C.I.M., Höglund E., Gjøen, H.M., Øverli Ø. Feeding motivation as a personality trait in Nile tilapia (Oreochromis niloticus): role of serotonergic neurotransmission // Fish Physiol. Biochem. − 2014. − Vol. 40. − No. 5. − P. 1547-1557.
40. Senthilkumaran B., Joy K. Annual variations in hypothalamic serotonin and monoamine oxidase in the catfish Heteropneustes fossilis with a note on brain regional differences of day-night variations in gonadal preparatory phase // Gen. Comp. Endocrinol. − 1993. − Vol. 90. − P. 372-382.
41. Sonnack L., Kampe S., Muth-Köhne E., Erdinger L., Henny N., Hollert H., Schäfers Ch., Fenske M. Effects of metal exposure on motor neuron development, neuromasts and the escape response of zebrafish embryos // Neurotoxicol. Teratol. − 2015. − Vol. 50. − P. 33-42.
42. Tornqvist K., Hansson C.H., Ehinger B. Immunohistochemical and quantitative analysis of 5-hydroxytryptamine in the retina of some vertebrates // Neurochem. Int. − 1983. − Vol. 5. − P. 299-307.
43. Vijayamadhavan K.T., Iwai T. Histochemical observations on the permeation of heavy metals into taste buds of goldfish // Bull. Jap. Soc. Sci. Fish. − 1975. − Vol. 41. − P. 631-340.
44. Watanabe T., Viron V., Satoh S. Trace minerals in fish nutrition // Aquaculture. − 1997. − Vol. 151. − P. 185-207.