vestnik-bio-msuВестник Московского университета. Серия 16. БиологияVestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya0137-0952Lomonosov Moscow State University, School of Biology10.55959/MSU0137-0952-16-80-2-8vestnik-bio-msu-1510Research ArticleОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕRESEARCH ARTICLEЭкто-АТФазы, морфометрия и теплопродукционная активность эритроцитов хрящевых и костистых черноморских рыбEcto-ATPases, morphometry and heat production activity of erythrocytes of cartilaginous and teleost fishes of the Black Seahttps://orcid.org/0000-0002-1916-8327СилкинЮ. А.SilkinYu. A.

Силкин Юрий Александрович – канд. биол. наук, вед. науч. сотр., зав. лабораторией биохимии и физиологии гидробионтов Карадагской научной станции им. Т.И. Вяземского

Тел: 8-978-917-60-29

298188, г. Феодосия, пос. Курортное, ул. Науки, д. 24

Nauki st., 24, Kurortnoye settlement, Feodosia, 298188

ysilkin@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7499-0375СилкинМ. Ю.SilkinM. Yu.

Силкин Михаил Юрьевич – канд. физ-мат. наук, ст. науч. сотр., лаборатории биохимии и физиологии гидробионтов

Тел: 8-978-917-60-29

298188, г. Феодосия, пос. Курортное, ул. Науки, д. 24

Nauki st., 24, Kurortnoye settlement, Feodosia, 298188

my.silkin@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2059-1015СилкинаЕ. Н.SilkinaE. N.

Силкина Елизавета Николаевна – канд. биол. наук, ст. науч. сотр., лаборатории биохимии и физиологии гидробионтов

Тел: 8-978-917-60-29

298188, г. Феодосия, пос. Курортное, ул. Науки, д. 24

Nauki st., 24, Kurortnoye settlement, Feodosia, 298188

pater3@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0007-8539-6487ОмельченкоС. О.OmelchenkoS. O.

Омельченко Светлана Олеговна – канд. биол. наук, доц. кафедры общей биологии и генетики Института биохимических технологий, экологии и фармации

Тел.: 8-978-917-60-29

295007, г. Симферополь, просп. Вернадского, д. 4

pr. Vernadskogo, 4, Simferopol, 295007

svet.omelchenko@mail.ruКарадагская научная станция имени Т.И. Вяземского – природный заповедник Российской академии наук – филиал Федерального исследовательского центра «Институт биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН», Российская академия наукРоссияVyazemsky Karadag Scientific Station – Nature Reserve of the Russian Academy of Sciences – Branch of the Federal Research Center, Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas, Russian Academy of SciencesRussian FederationКрымский федеральный университет имени В.И. ВернадскогоРоссияVernadsky Crimean Federal UniversityRussian Federation202514072025802119129Copyright © Силкин Ю.А., Силкин М.Ю., Силкина Е.Н., Омельченко С.О., 20252025Силкин Ю.А., Силкин М.Ю., Силкина Е.Н., Омельченко С.О.Silkin Y.A., Silkin M.Y., Silkina E.N., Omelchenko S.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik-bio-msu.elpub.ru/jour/article/view/1510

Изучены активность экто-АТФазы и размерные характеристики эритроцитов у двух видов хрящевых и десяти видов костных рыб, а также теплопродукционная активность суспензии эритроцитов у Scorpaena porcus и Raja clavata. Показано, что активность экто-АТФазы красных клеток крови (red blood cells – RBC) между хрящевыми рыбами различается в 1,5 раза и составляет у Raja clavata 3,1 нмоль Фн / мин / мкл RBC, а у Dasyatis pastinaca – 2,1 нмоль Фн / мин / мкл RBC. Для эритроцитов костистых рыб характерна более значительная изменчивость активности экто-АТФазы, которая между своими крайними значениями различалась более, чем в 60 раз (у Scorpaena porcus она составила 6,4 нмоль Фн / мин / мкл RBC, у Spicara flexuosa и некоторых других видов – 0,1 нмоль Фн / мин / мкл RBC). При сравнении размерных характеристик эритроцитов и величин активности экто-АТФазы была показана прямая связь между этими показателями. Исследование теплопродукции суспензий эритроцитов морской лисицы и скорпены показало, что при добавлении АТФ к суспензии выделенных клеток (1 мг / мл) происходит значительное увеличение температуры в экспериментальной ячейке. Эритроциты морской лисицы и скорпены демонстрировали разную динамику генерации тепла. Так ΔТ, генерируемая эритроцитами скатов, была почти в два раза ниже, чем в эритроцитах скорпены. Общая продолжительность процесса генерации тепла до максимума ΔТ в суспензии эритроцитов морской лисицы была почти в четыре раза короче, чем у скорпены. Однако процесс понижения температуры в суспензии эритроцитов скорпены происходил в два с лишним раза медленнее, чем у морской лисицы. Полученные результаты показали, что экто-АТФазы эритроцитов рыб, по-видимому, несут функцию источника локальной генерации тепла на поверхности эритроцита и, тем самым, могут быть глубоко интегрированы в функционирование мембраны клетки и всего кровотока в целом.

The activity of ecto-ATPase and the size characteristics of erythrocytes in two species of cartilaginous and ten species of bony fishes, as well as the heat-production activity of the erythrocyte suspension in Scorpaena porcus and Raja clavata were studied. It was shown that the activity of ecto-ATPase of red blood cells (RBC) between cartilaginous fishes differs by 1.5 times and is 3.1 nmol Fn/min/μl RBC in Raja clavata, and 2.1 nmol Fn/min/μl RBC in Dasyatis pastinaca. Erythrocytes of teleost fish are characterized by a more significant variability of ecto-ATPase activity, which differed between its extreme values by more than 60 times (in Scorpaena porcus it was 6.4 nmol Fn/min/μl RBC, in Spicara flexuosa and some other species – 0.1 nmol Fn/min/μl RBC). When comparing the size characteristics of erythrocytes and the values of ecto-ATPase activity, a direct relationship was shown between these indicators. A study of heat production in suspensions of thresher and scorpionfish erythrocytes showed that adding ATP to a suspension of isolated cells (1 mg/ml) significantly increased the temperature in the experimental cell. The erythrocytes of the thresher and scorpionfish demonstrated different heat generation dynamics. Thus, ΔT generated by stingray erythrocytes was almost two times lower than in scorpionfish erythrocytes. The total duration of the heat generation process to the maximum ΔT in the thresher erythrocyte suspension was almost four times shorter than in the thresher. However, the process of temperature reduction in the thresher erythrocyte suspension occurred more than two times slower than in the thresher. The results obtained showed that ecto-ATPases of fish erythrocytes apparently function as a source of local heat generation on the erythrocyte surface and, thus, can be deeply integrated into the functioning of the cell membrane and the entire blood flow as a whole.

рыбытемператураэритроцитыцитоморфометрияАТФтеплопродукцияэкто-АТФазаfishtemperatureerythrocytescytomorphometryATPheat productionecto-ATPaseИсследование выполнено в рамках темы НИР «Изучение фундаментальных характеристик морских гидробионтов, обеспечивающих их функционирование в экосистемах и служащих основой их рационального использования и сохранения» (регистрационный номер 124030100100-0).The study was carried out within the framework of the research topic “Study of the fundamental characteristics of marine hydrobionts that ensure their functioning in ecosystems and serve as the basis for their rational use and conservation” (No. 124030100100-0).ReferencesВенкстерн Т.В., Энгельгардт В.А. Поверхностнолокализованная аденозин-полифосфатаза ядерных эритроцитов. Докл. Акад. наук СССР. 1955;102(1):133–136.Венкстерн Т.В., Энгельгардт В.А. Поверхностнолокализованная аденозин-полифосфатаза ядерных эритроцитов. Докл. Акад. наук СССР. 1955;102(1):133–136.Венкстерн Т.В., Энгельгардт В.А. Распространение экто-аденозилполифосфатазы и характеристика некоторых ее свойств. Биохимия. 1957;22(5):911–916.Венкстерн Т.В., Энгельгардт В.А. Распространение экто-аденозилполифосфатазы и характеристика некоторых ее свойств. Биохимия. 1957;22(5):911–916.Bencic D.C., Yates T.J., Ingermann R.L. Ecto – ATPase activity of vertebrate blood cells. Physiol. Zool. 1997;70(6):621–630.Bencic D.C., Yates T.J., Ingermann R.L. Ecto – ATPase activity of vertebrate blood cells. Physiol. Zool. 1997;70(6):621–630.González-Alonso J., Olsen D. B., Saltin B. Erythrocyte and the regulation of human skeletal muscle blood flow and oxygen delivery. Role of circulating ATP. Circ. Res. 2002;91(11):1046–1055.González-Alonso J., Olsen D. B., Saltin B. Erythrocyte and the regulation of human skeletal muscle blood flow and oxygen delivery. Role of circulating ATP. Circ. Res. 2002;91(11):1046–1055.Jensen F.B., Agnisola C., Novak I. ATP release and extracellular nucleotidase activity in erythrocytes and coronary circulation of rainbow trout. Comp. Biochem. Physiol. A Mol. Integr. Physiol. 2009;152(3):351–356.Jensen F.B., Agnisola C., Novak I. ATP release and extracellular nucleotidase activity in erythrocytes and coronary circulation of rainbow trout. Comp. Biochem. Physiol. A Mol. Integr. Physiol. 2009;152(3):351–356.Пищенко Е.В. Гематология пресноводных рыб. Новосибирск: Новосиб. Гос. Аграр. Ун-т; 2002. 48 с.Пищенко Е.В. Гематология пресноводных рыб. Новосибирск: Новосиб. Гос. Аграр. Ун-т; 2002. 48 с.Girish V., Vijavalakshmi A. Affordable image analysis using NIH Image/Image. Indian J. Cancer. 2004;41(1):41–47.Girish V., Vijavalakshmi A. Affordable image analysis using NIH Image/Image. Indian J. Cancer. 2004;41(1):41–47.Acharya G., Mohanty P.K., Comparative cetomorphometry of red blood cells of some fishes. African J. Biol. Sci. 2019;1(1):23–32Acharya G., Mohanty P.K., Comparative cetomorphometry of red blood cells of some fishes. African J. Biol. Sci. 2019;1(1):23–32Казеннов А.М., Маслова М.Н., Савина Г.В. Сравнительная характеристика свойств Na+, K+- АТФазы эритроцитов человека и карпа Cyprinus carpio. Ж. эвол. биохим. физиол. 1984;20(2):167–173.Казеннов А.М., Маслова М.Н., Савина Г.В. Сравнительная характеристика свойств Na+, K+- АТФазы эритроцитов человека и карпа Cyprinus carpio. Ж. эвол. биохим. физиол. 1984;20(2):167–173.Казеннов А.М., Маслова М.Н. Особенности активации детергентами Na, K-аденозинтрифосфатазы головного мозга позвоночных. Ж. эвол. биохим. физиол. 1980;16(5):430–436.Казеннов А.М., Маслова М.Н. Особенности активации детергентами Na, K-аденозинтрифосфатазы головного мозга позвоночных. Ж. эвол. биохим. физиол. 1980;16(5):430–436.Chen P.S., Toribara T.Y., Warner H. Microdetermination of phosphorus. Anal. Chem. 1956;28(11):1756–1758.Chen P.S., Toribara T.Y., Warner H. Microdetermination of phosphorus. Anal. Chem. 1956;28(11):1756–1758.Stolbov A.Y., Mishurov V.G., Shadrin N.V. The macrocalorimetric method in hydrobiology: description of the pilot device. Mar. Ecol. 2009;77(3):94–96.Stolbov A.Y., Mishurov V.G., Shadrin N.V. The macrocalorimetric method in hydrobiology: description of the pilot device. Mar. Ecol. 2009;77(3):94–96.Mann T. Studies on the metabolism of semen. Biochem. J. 1945;39(5):451–458.Mann T. Studies on the metabolism of semen. Biochem. J. 1945;39(5):451–458.Rothstein A., Meier R. The relationship of the cell surface to metabolism I Phosphatases in the cell surface of living yeast cells. J. Comp. Cell. Physiol. 1948; 32(1) :77–95.Rothstein A., Meier R. The relationship of the cell surface to metabolism I Phosphatases in the cell surface of living yeast cells. J. Comp. Cell. Physiol. 1948; 32(1) :77–95.Sprague R.S., Stephenson A.H., Ellsworth M.L. Red not dead: signaling in and from erythrocytes. Trends Endocrinol. Metab. 2007;18(9):350–355.Sprague R.S., Stephenson A.H., Ellsworth M.L. Red not dead: signaling in and from erythrocytes. Trends Endocrinol. Metab. 2007;18(9):350–355.Силкин Ю.А., Силкина Е.Н., Силкин М.Ю. Влияние солей азида фторида, ортованадата и ЭДТА натрия на экто-АТФазную активность эритроцитов скорпены (Scorpaena porcus L.) и морской лисицы (Raja clavata L.). Ж. эвол. биохим. физиол. 2021;57(5):380–391.Силкин Ю.А., Силкина Е.Н., Силкин М.Ю. Влияние солей азида фторида, ортованадата и ЭДТА натрия на экто-АТФазную активность эритроцитов скорпены (Scorpaena porcus L.) и морской лисицы (Raja clavata L.). Ж. эвол. биохим. физиол. 2021;57(5):380–391.Glomski C.A., Tamburlin J., Hard R., Chatnani M. The phylogenetic odyssey of erythrocyte IV. The amphibians. Hystol. Hystopathol. 1997;12(1):147–170.Glomski C.A., Tamburlin J., Hard R., Chatnani M. The phylogenetic odyssey of erythrocyte IV. The amphibians. Hystol. Hystopathol. 1997;12(1):147–170.Лисничая Е.Н., Ефимов В.Г. Особенности исследования морфологического состава крови рептилий. Науково-технiчний бюллетень НОЦ бiобезпеки та екологiчного контролю ресурсiв АПК. 2014;2(1):1–13.Лисничая Е.Н., Ефимов В.Г. Особенности исследования морфологического состава крови рептилий. Науково-технiчний бюллетень НОЦ бiобезпеки та екологiчного контролю ресурсiв АПК. 2014;2(1):1–13.Zimmermann H., Zebisch M., Strater N. Cellular function and molecular structure of ecto-nucleotidases. Purinergic Signal. 2012;8(3):437–502.Zimmermann H., Zebisch M., Strater N. Cellular function and molecular structure of ecto-nucleotidases. Purinergic Signal. 2012;8(3):437–502.Yegutkin G.G. Enzymes involved in metabolism of extracellular nucleotides and nucleosides: Functional implications and measurement of activities. Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. 2014;49(6):473–497.Yegutkin G.G. Enzymes involved in metabolism of extracellular nucleotides and nucleosides: Functional implications and measurement of activities. Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. 2014;49(6):473–497.Кребс Е.М. Липиды клеточных мембран. Л.: Наука. 1981. 339 с.Кребс Е.М. Липиды клеточных мембран. Л.: Наука. 1981. 339 с.Забеленский С.А., Чеботарева М.А., Шуколюкова Е.П., Никитина Е.Р., Кривченко А.И. Жирнокислотный состав фосфолипидов эритроцитов крысы при стрессе (длительное плавание). Ж. эвол. биохим. физиол. 2019;55(1):37–42.Забеленский С.А., Чеботарева М.А., Шуколюкова Е.П., Никитина Е.Р., Кривченко А.И. Жирнокислотный состав фосфолипидов эритроцитов крысы при стрессе (длительное плавание). Ж. эвол. биохим. физиол. 2019;55(1):37–42.Wan J., Ristenpart W. D., Stone H.A. Dynamics of shear-induced ATP release from red blood cells. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008;105(43):16432–16437.Wan J., Ristenpart W. D., Stone H.A. Dynamics of shear-induced ATP release from red blood cells. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008;105(43):16432–16437.Aloni B., Shinitzky M., Livne A. Dynamics of erythrocyte lipids in intact cells, in ghost membranes and in liposomes. Biochim. Biophys. Acta. 1974;348(3):438–441.Aloni B., Shinitzky M., Livne A. Dynamics of erythrocyte lipids in intact cells, in ghost membranes and in liposomes. Biochim. Biophys. Acta. 1974;348(3):438–441.Katiukhin L. N. About of mechanism of the Fahraeus-Lindquist-effec. J. Blood Disorders Transf. 2014;5(5):211–213.Katiukhin L. N. About of mechanism of the Fahraeus-Lindquist-effec. J. Blood Disorders Transf. 2014;5(5):211–213.Dickson K.A., Craham J. B. Evolution consequences of endothermy in fishes. Physiol. Biochem. Zool. 2004;77(6):998–1018.Dickson K.A., Craham J. B. Evolution consequences of endothermy in fishes. Physiol. Biochem. Zool. 2004;77(6):998–1018.Dolton H.R., Jackson A.L., Deavill R., Hall J., Hall G., McManus G.,Perkins M.W., Rolfe R.A., Snelling E.P., Houghton J.D.R., Sims D.W., Payne N.L. Regionally endothermic traits in planktivorous basking sharks Cetorhinus maximus. Endang. Species Res. 2023;51(2): 227–232.Dolton H.R., Jackson A.L., Deavill R., Hall J., Hall G., McManus G.,Perkins M.W., Rolfe R.A., Snelling E.P., Houghton J.D.R., Sims D.W., Payne N.L. Regionally endothermic traits in planktivorous basking sharks Cetorhinus maximus. Endang. Species Res. 2023;51(2): 227–232.Wegner N.C., Snodgrass O.E., Dewar H., Hyde J.R. Whole-body endothermy in a mesopelagic fish, the opah, Lampris guttatus. Science. 2015;348(6236):786–789.Wegner N.C., Snodgrass O.E., Dewar H., Hyde J.R. Whole-body endothermy in a mesopelagic fish, the opah, Lampris guttatus. Science. 2015;348(6236):786–789.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.