Peculiarities of energy metabolism enzymes activity in tissues of Black Sea molluscs of different mobility in norm and at pathology

Main Article Content

I. V. Golovina

http://orcid.org/0000-0003-1199-7339

https://elibrary.ru/author_items.asp?id=299385

Abstract

One of the most important indicators of metabolism in molluscs is the activity of energy metabolism enzymes – lactate dehydrogenase (LDH, 1.1.1.27) and malate dehydrogenase (MDH, 1.1.1.37), consistently participating in adaptive reorganizations. The aim of this study was to compare the activity of energy metabolism enzymes in the tissues of Black Sea molluscs with different ecological and physiological characteristics. The objects of research were adult molluscs Mytilus galloprovincialis, Flexopecten glaber ponticus, Anadara kagoshimensis and Rapana venosa in the spawning period. Mussel shell length was 50–55 mm, anadara – 25–33 mm, rapa whelk – 50–80 mm, scallop – 35–54 mm. The enzyme activity was measured spectrophotometrically (at 340 nm and 25 °C) by the rate of NADH oxidation in the cytoplasm of tissues. The maximum activity of LDH and MDH from mussel, anadara and rapa whelk was found in muscle tissue, the minimum – in hepatopancreas. The level of MDH activity in the foot, adductor, gills and hepatopancreas of mussel and anadara, which are filter-feeders, significantly higher than LDH. The highest MDH activity was found in tissues of hypoxia-resistant clam anadara. The LDH and MDH activity in similar tissues of predatory rapa whelk was not substantially different. It was shown that LDH activity in hepatopancrease, gills and muscle tissue is proportional to the mobility of species and increases in the number of mussel – anadara – rapana. In the tissues of Flexopecten glaber ponticus, collected in the zone of water with the rice fields and affected perforators, tissue specificity of LDH and MDH activity was broken, the enzyme activity level lowered and did not match the natural mobility of the species. The health status of the Black Sea scallop, standing before the risk of extinction in the wild, has been discussed.

Article Details

Golovina I. V. Peculiarities of energy metabolism enzymes activity in tissues of Black Sea molluscs of different mobility in norm and at pathology. Marine Biological Journal, 2016, vol. 1, no. 1, pp. 14-23. doi: 10.21072/mbj.2016.01.1.02
Keywords:
lactate dehydrogenase, malate dehydrogenase, Mytilus galloprovincialis, Аnadara kagoshimensis, Rapana venosa, Flexopecten glaber ponticus, biomarkers, pathology of molluscs, Black Sea
Section
Scientific communications

References

1. Бергер В. Я., Ярославцева Л. М., Ярославцев П. В. Устойчивость к опреснению и эффективность изолирующей реакции некоторых моллюсков Японского моря // Биология моря. 1982. № 2. С. 24–28. [Berger V. Ya., Yaroslavtseva L. M., Yaroslavtsev P. V. Resistance to freshening and effectiveness of isolating reaction of of some molluscs from Sea of Japan. Russian Journal of Marine Biology, 1982, no. 2, pp. 24–28. (in Russ.)].

2. Борзых О. Г., Зверева Л. В. Микобиота двустворчатого моллюска Anadara broughtoni (Schrenck, 1867) (Bivalvia: Arcidae) из залива Петра Великого Японского моря // Биология моря. 2015. Т. 41, № 4. С. 290–291. [Borxykh O. G., Zvereva L. V. Mycobiota of the bivalve mollusk Anadara broughtoni (Schrenck, 1867) from various parts of Peter the Great Bay, Sea of Japan. Russian Journal of Marine Biology, 2015, vol. 41, iss. 4, pp. 321–323. (in Russ.)].

3. Бурковский А. Л. Исследование нарушений морфологических и функциональных показателей у гидробионтов как основа биологического контроля сточных вод : автореф. дис. … канд. биол. наук. Москва, 1984. 23 c. [Burkovskii A. L. Issledovanie narushenii morfologicheskikh i funktsional'nykh pokazatelei u gidrobiontov kak osnova biologicheskogo kontrolya stochnykh vod: avtoref. diss. … kand. biol. nauk. Moscow, 1984, 24 p. (in Russ.)].

4. Верещагина К. П., Лубяга Ю. А., Гурков А. Н., Шапова Е. П., Мадьярова Е. В., Кондратьева Е. М., Голубев А. П., Тимофеев М. А., Аксенов-Грибанов Д. В. Активность ферментов антиоксидантной защиты и анаэробного гликолиза в условиях температурного градиента у палеарктического Lymnaea stagnalis // Журнал стресс-физиологии и биохимии. 2013. Т. 9, № 4. С. 339–344. [Vereshchagina K. P., Lubyaga Yu. A., Gurkov A. N., Shchapova E. P., Madyarova E. V., Kondrat'eva E. M., Golubev A. P., Timofeyev M. A., Aksenov-Gribanov D. V. The activity of antioxidant and anaerobic glycolysis enzymes under thermal gradient exposure in palearctic species Lymnaea stagnalis. Journal of Stress Physiology & Biochemistry, 2013, vol. 9, no. 4, pp. 339–344. (in Russ.)].

5. Гаевская А. В. Паразиты, болезни и вредители мидий (Mytilus, Mytilidae). II. Моллюски (Mollusca). Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2006. 100 с. [Gaevskaya A. V. Parazity, bolezni i vrediteli midii (Mytilus, Mytilidae). II. Mollyuski (Mollusca). Sevastopol: EKOSI-Gidrofizika, 2006, 100 p. (in Russ.)].

6. Горомосова С. А., Шапиро А. З. Основные черты биохимии энергетического обмена у мидий. Москва : Легкая и пищевая промышленность, 1984. 120 с. [Goromosova S. A., Shapiro A. Z. Osnovnye cherty biokhimii energeticheskogo obmena u midii. Moscow: Legkaya i pishchevaya promyshlennost, 1984, 120 p. (in Russ.)].

7. Заика В. Е., Сергеева Н. Г., Колесникова Е. А. Вселенцы в донной макрофауне Чёрного моря: распространение и влияние на сообщества бентали // Морской экологический журнал. 2010. Т. 9, № 1. С. 5–22. [Zaika V. E., Sergeeva N. G., Kolesnikova E. A. Alien species in bottom macrofauna of the Black Sea: their distribution and influence on benthic communities. Morskoi ecologicheskii zhurnal, 2010, vol. 9, no. 1, pp. 5–22. (in Russ.)].

8. Зайцев Ю. П. Введение в экологию Чёрного моря. Одесса : «Эвен», 2006. 224 с. [Zaitsev Yu. P. Introduction in the Ecology of the Black Sea. Odessa: "Even", 2006, 224 p. (in Russ.)].

9. Золотарев П. Н., Карасева Т. А. Патологии у исландского гребешка (Chlamys islandica) Баренцева моря: основные характеристики и распространение // VII Всерос. конф. по промысловым беспозвоночным : тез. докл. Москва, 2006. С. 235–237. [Zolotarev P. N., Karaseva T. A. Patologii u islandskogo grebeshka (Chlamys islandica) Barentseva morya: osnovnye kharakteristiki i rasprostranenie // VII Vseros. conf. po promyslovym bespozvonochnym : tez. dokl. Moscow: VNIRO, 2006, pp. 235–237. (in Russ.)].

10. Истомина А. А., Довженко Н. В., Бельчева Н. Н., Челомин В. П. Активность антиоксидантных ферментов у разных видов моллюсков в условии гипоксии/аноксии // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13, № 1 (5). С. 1106–1108. [Istomina A. A., Dovzhenko N. V., Belcheva N. N., Chelomin V. P. Activity of antioxidant enzymes at different kinds of molluscums in the hypoxia/anoxia condition. Proceedings of the Samara scientific center of the Russian academy of sciences, 2011, vol. 13, no. 1 (5), pp. 1106–1108. (in Russ.)].

11. Канатьева Н. С. Влияние интоксикации кадмием на состояние органов и тканей пресноводных моллюсков (на примере Anodonta piscinalis): автореф. дис. … канд. биол. наук. Москва, 2001. 23 с. [Kanat'eva N. S. Vliyanie intoksikatsii kadmiem na sostoyanie organov i tkanei presnovodnykh mollyuskov (na primere Anodonta piscinalis): avtoref. diss. … kand. biol. nauk. Moscow, 2001, 23 p. (in Russ.)].

12. Колючкина Г. А. Биомаркеры воздействия загрязнений на двустворчатых моллюсков Северо-Кавказского побережья Чёрного моря: автореф. дис. … канд. биол. наук. Москва, 2009. 27 с. [Kolyuchkina G. A. Biomarkery vozdeistviya zagryaznenii na dvustvorchatykh mollyuskov Severo-Kavkazskogo poberezh'ya Chernogo morya: avtoref. diss. … kand. biol. nauk. Moscow, 2009, 27 p. (in Russ.)].

13. Кракатица Т. Ф. Распределение и запасы гребешка Pecten ponticus B. D. et D. (Mollusca, Bivalvia) в Чёрном море // Зоологический журнал. 1972. Т. 51, вып. 1. С. 136–138. [Krakatitsa T. F. Distribution and resources of scallop Pecten ponticus B. D. et D. (Mollusca, Bivalvia) in the Black Sea. Zoologichesky zhurnal, 1972, vol. 51, iss. 1, pp. 136–138. (in Russ.)].

14. Маляревская А. Я. Биохимические механизмы адаптации гидробионтов к токсическим веществам // Гидробиологический журнал. 1985. Т. 21, № 3. С. 70–82. [Malyarevskaya A. Ya. Biochemical mechanisms of hydrobiont adaptation to toxic substances: review. Hydrobiological journal, 1983, vol. 21, no. 3, pp. 70–82. (in Russ.)].

15. Мильман Л. С., Юровецкий Ю. Г., Ермолаева Л. П. Определение активности важнейших ферментов углеводного обмена // Методы биологии развития. Москва, 1974. С. 346–364. [Mil'man L. S., Yurovetskii Yu. G., Ermolaeva L. P. Opredelenie aktivnosti vazhneishikh fermentov uglevodnogo obmena. In: Metody biologii razvitiya. Moscow: Nauka, 1974, pp. 346–364. (in Russ.)].

16. Переладов М. В. Современное состояние популяции и особенности биологии рапаны (Rapana venosa) в северо-восточной части Чёрного моря // Труды ВНИРО. 2013. Т. 150. С. 8–20. [Pereladov M. V. Modern status and biological aspects of Veined Rapa Whelk (Rapana venosa) in the North-East Black Sea. Trudy VNIRO, 2013, vol. 150, pp. 8–20. (in Russ.)].

17. Пронина Г. И., Корягина Н. Ю. Некоторые видовые особенности физиологической и иммунной системы речных раков // Физиология адаптации : материалы I Всерос. науч. конф. (Волгоград, 7–10 октября 2008 г.). Волгоград, 2008. С. 99–104. [Pronina G. I., Koryagina N. Yu. Nekotorye vidovye osobennosti fiziologicheskoi i immunnoi sistemy rechnykh rakov. In: Fiziologiya adaptatsii: materialy I Vseros. nauch. conf. (Volgograd, 7–10 Oct. 2008). Volgograd, 2008, pp. 99–104. (in Russ.)].

18. Проссер Л. Сравнительная физиология животных. Т. 1. Москва : Мир, 1977. 609 с. [Prosser L. Comparative Animal Physiology. Vol. 1. Moscow: Mir, 1977, 609 p. (in Russ.)].

19. Ревков Н. К. Макрозообентос украинского шельфа Чёрного моря // Промысловые биоресурсы Чёрного и Азовского морей / ред. В. Н. Еремеев, А. В. Гаевская, Г. Е. Шульман, Ю. А. Загородняя. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2011. С. 140–162. [ Revkov N. K. Makrozoobentos ukrainskogo shel'fa Chernogo morya. In: Biological resources of the Black Sea and Sea of Azov. Eremeev V. N., Gaevskaya A. V., Shulman G. E., Zagorodnyaya Yu. A. (Eds). Sevastopol: EKOSI-Gidrofizika, 2011, pp. 140–162. (in Russ.)].

20. Романенко В. Д. Основы гидроэкологии. Киев : Генеза, 2004. 664 с. [Romanenko V. D. Osnovy gidroekologii. Kiev: Geneza, 2004, 664 p. (in Russ.)].

21. Стадниченко А. П. Малакотоксикологія, її завдання та основні проблеми // Вісник Житомирського державного університету ім. І. Франка. 1998. № 1. С. 97–100. [Stadnichenko A. P. Malakotoksykologija, i'i' zavdannja ta osnovni problemy. Zhytomyr Ivan Franko State University Journal, 1998, no. 1, pp. 97–100. (in Ukr.)].

22. Супрунович А. В., Макаров Ю. Н. Культивируемые беспозвоночные. Пищевые беспозвоночные: мидии, устрицы, гребешки, раки, креветки. Киев : Наукова думка, 1990. 264 с. [Suprunovich A. V., Makarov Yu. N. Kul'tiviruemye bespozvonochnye. Pishchevye bespozvonochnye: midii, ustritsy, grebeshki, raki, krevetki. Kiev: Naukova dumka, 1990, 264 p. (in Russ.)].

23. Ушева Л. Н., Ващенко М. А., Дуркина В. Б. Гистопатология пищеварительной железы двустворчатого моллюска Crenomytilus grayanus (Dunker, 1853) из юго-западной части залива Петра Великого Японского моря // Биология моря. 2006. Т. 32, № 3. С. 197–203. [Usheva L. N., Vaschenko M. A., Durkina V. B. Histopathology of the digestive diverticula of the bivalve Crenomytilus grayanus (Dunker, 1853) from southwestern Peter the Gray Bay (Sea of Japan). Biologiya morya, 2006, vol. 32, no. 3, pp. 197–203. (in Russ.)].

24. Хочачка П., Сомеро Дж. Биохимическая адаптация. Москва : Мир, 1988. 568 с. [Hochachka P. W., Somero G. N. Biochemical Adaptation. Moscow: Mir, 1988, 568 p. (in Russ.)].

25. Чикина М. В. Макрозообентос рыхлых грунтов Северо-Кавказского побережья Чёрного моря: пространственная структура и многолетняя динамика: автореф. дис. … канд. биол. наук. Москва, 2009. 25 с. [Chikina M. V. Makrozoobentos rykhlykh gruntov Severo-Kavkazskogo poberezh'ya Chernogo morya: prostranstvennaya struktura i mnogoletnyaya dinamika: avtoref. diss. … kand. biol. nauk. Moscow, 2009, 25 p. (in Russ.)].

26. Эмеретли И. В., Русинова О. С. Активность ферментов основных путей окисления углеводов в тканях рыб // Гидробиологический журнал. 2001. Т. 37, № 1. С. 79–87. [Emeretli I. V., Rusinova O. S. Activity of enzymes of the main pathways in fish tissues. Hydrobiological journal, 2001, vol. 37, no. 1, pp. 79–87. (in Russ.)].

27. Koutsoubas D., Galinou-Mitsoudi S., Katsanevakis S., Leontarakis P., Metaxatos A., Zenotes A. Bivalve and Gastropod Molluscs of Commercial Interest for Human Consumption in the Hellenic Seas. In: State of Hellenic Fisheries. Athens: HCMR Publ., 2007, chapter II.5, pp. 70–84.

28. Rovcanin B. R., Kekic D. Lj., Radenkovic S., Gopcevic K. Use of enzymatic parameters in diagnosing ductal and lobular breast carcinoma. Journal of Biomedical & Clinical Research, 2011, vol. 4, no. 1, pp. 30–36.

29. Shadrin N. V. Coupling of Shoreline Erosion and Biodiversity Loss: Examples from the Black Sea. International Journal of Marine Science, 2013, vol. 3, no. 43, pp. 352–360.