Статья

Людмила Ахметовна Ковальчук, д.б.н., г.н.с. Лаборатории эволюционной экологии Института экологии растений и животных УрО РАН (620144, Россия, г. Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202); iD ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0467-1461; e-mail: kovalchuk@ipae.uran.ru
Людмила Владимировна Черная, к.б.н., с.н.с. Лаборатории эволюционной экологии Института экологии растений и животных УрО РАН (620144, Россия, г. Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202); iD ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3386-9824; e-mail: Chernaya_LV@mail.ru
Владимир Алексеевич Мищенко, инженер-исследователь Лаборатории эволюционной экологии Института экологии растений и животных УрО РАН (620144, Россия, г. Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202); iD ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4280-283X
Дмитрий Леонидович Берзин, к.б.н., н.с. Лаборатории функциональной экологии наземных животных Института экологии растений и животных УрО РАН (620144, Россия, г. Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202); iD ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2939-001X;
Николай Владиславович Микшевич, к.х.н., доцент кафедры безопасности жизнедеятельности Уральского государственного педагогического университета (620017, Россия, г. Екатеринбург, проспект Космонавтов, 26); iD ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2388-4278; e-mail: mikshevich@gmail.com

Ковальчук Л.А., Черная Л.В., Мищенко В.А., Берзин Д.Л., Микшевич Н.В. 2023. Оценка гематологических и биохимических параметров представителя амфибионтов фауны Урала Salamandrella keyserlingii (Caudata, Amphibia) // Nature Conservation Research. Заповедная наука. Т. 8(1). С. 34–48. https://dx.doi.org/10.24189/ncr.2023.002

Впервые представлены результаты исследований гематологических и биохимических параметров охраняемого вида фауны Среднего Урала, Salamandrella keyserlingii (Caudata, Amphibia). В качестве объектов исследования использованы весенние и летние особи самцов S. keyserlingii (n = 30), обитающие на особо охраняемой природной территории «Калиновский лесной парк» Свердловской области (Россия) в городской агломерации г. Екатеринбурга. Лейкоцитарный состав крови S. keyserlingii представлен гранулоцитами (нейтрофилы: юные, палочкоядерные, сегментоядерные; базофилы, эозинофилы) и агранулоцитами (моноциты и лимфоциты). Периферическая кровь амфибионтов характеризуется преобладанием агранулоцитов, обеспечивающих иммунный надзор и избирательную реактивность организма (адаптивный иммунитет) как в весенний (55.7%), так и летний (60.3%) сезоны (p < 0.001). Содержание гранулоцитов, обеспечивающих неспецифическую срочную защиту организма от инфекций и токсических воздействий, находится у самцов в диапазоне 39.3–44.4%. В весенний и летний периоды лейкоцитарная формула периферической крови хвостатых амфибий имеет высокий лимфоидный профиль (52.4–56.7%). Отмечена сезонная изменчивость интегрального лейкоцитарного индекса (ИСЛ) S. keyserlingii: 0.80 весной и 0.65 летом. Впервые дана характеристика полного спектра свободных аминокислот (заменимые и незаменимые) в плазме крови S. keyserlingii с позиции их участия в процессах иммуномодуляции и формирования адаптивных реакций, обеспечивающих выживание и эврибионтность вида в широком температурном диапазоне. Аминокислотный фонд плазмы крови амфибий представлен 17 аминокислотами (АК): аланин, серин, треонин, лизин, лейцин, валин, глицин, аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, аргинин, гистидин, метионин, пролин, фенилаланин, цистин, тирозин, изолейцин. Анализ метаболических групп АК в плазме крови S. keyserlingii показывает высокое процентное содержание гликогенных (82.1%) и незаменимых (53.4%) АК. Высокое содержание АК в крови указывает на их востребованность в процессах синтеза белка, активное участие, как в иммунных процессах, так и в процессах детоксикации и формирования адаптивных реакций в летний период роста и развития амфибий. Полученные результаты исследований гематологических и биохимических показателей крови S. keyserlingii существенно расширяют понимание механизмов адаптации амфибионтов, что имеет несомненный теоретический интерес и прикладное значение при разработке природоохранных мероприятий в системе мониторинга природных и искусственных водных экосистем.

аминокислоты, лимфоциты, периферическая кровь, сибирский углозуб, хвостатые амфибии

Поступила: 26.05.2022. Исправлена: 30.08.2022. Принята к опубликованию: 02.09.2022.

Берман Д.И., Лейрих А.Н., Михайлова Е.И. 1984. О зимовке сибирского углозуба Hynobius keyserhngii на Верхней Колыме // Журнал эволюционной биохимии и физиологии. №3. С. 323–327.
Большаков В.Н., Вершинин В.Л. 2005. Амфибии и рептилии Среднего Урала. Екатеринбург: Уральское отделение РАН. 126 с.
Булахова Н.А., Михайлова Е.И., Берман Д.И. 2021. Фенология сибирского углозуба (Salamandrella keyserlingii, Caudata, Hynobiidae) в климатически различных районах северо-востока Азии // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. Т. 26(2). C. 117–135. DOI: 10.31242/2618-9712-2021-26-2-8
Вафис А.А., Пескова Т.Ю. 2009. Реакции крови озерной лягушки Rana ridibunda Pal. на воздействие сточных вод сахарных заводов // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. Т. 2(16). С. 8–18.
Вершинин В.Л. 2014. Функциональные особенности популяций амфибий в градиенте урбанизации // Известия Самарского научного центра РАН. Т. 16(5–1). С. 344–348.
Воробьева Э.И. (ред.). 1994. Сибирский углозуб (Salamandrella keyserlingii Dybowski, 1870): Зоогеография, систематика, морфология. М.: Наука. 367 с.
Гараева С.Н., Редкозубова Г.В., Постолати Г.В. 2009. Аминокислоты в живом организме. Кишенев: Типография Академии Наук Молдовы. 552 с.
Змеева Д.В. 2009. Популяционная специфика репродуктивных показателей сибирского углозуба в лесопарковом поясе г. Екатеринбург // Эволюционная и популяционная экология (назад в будущее). Екатеринбург: УрО РАН. С. 62.
Каранова М.В. 2020. Вторичные метаболиты и аспарагиновая кислота в мозге амфибий R. temporaria как низкотемпературные адаптогены // Журнал эволюционной биохимии и физиологии. Т. 56(3). С. 207–212. doi: 10.31857/S0044452920030043
Красная книга Свердловской области: животные, растения, грибы. Екатеринбург: Мир, 2018. 450 с.
Кузьмин С.Л. 2012. Земноводные бывшего СССР. М.: Т-во научных изданий КМК. 370 с.
Куницын А.А. 2009. Материалы по распространению и экологии сибирского углозуба (Hynobius keyserlingii, Dybowski, 1870) в Прибайкалье // Байкальский зоологический журнал. №3. С. 31–34.
Куранова В.Н., Фокина Е.В. 2008. Изменчивость развития и роста сибирского углозуба Salamandrella keyserlingii (Caudata, Amphibia) // Вопросы герпетологии. Санкт-Петербург: Зоологический институт РАН. С. 227–233.
Литвинов Н.А., Файзулин А.И., Шураков А.И., Ганщук С.В. 2010. Анализ состояния кладок сибирского углозуба Salamandrella keyserlingii Dybowski, 1870 (Caudata, Amphibia) Предуралья // Поволжский экологический журнал. №4. С. 438–441.
Ляпустин С.Н. 2008. Борьба с контрабандой объектов фауны и флоры на Дальнем Востоке России (конец ХIX – начало XXI в.). Владивосток: ВФ РТА. 252 с.
Ляпустин С.Н., Фоменко П.В. 2010. Земноводные Дальнего Востока: краткий справочник для сотрудников таможенных органов. Владивосток: ВФ РТА. 56 с.
Мазо В.К. 1998. Глутатион как компонент антиоксидантной системы желудочно-кишечного тракта // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. №1. С. 47–53.
Минеева О.В., Минеев А.К. 2011. Нарушения лейкоцитарной формулы крови озерной лягушки Саратовского водохранилища // Вестник Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского. Вып. 2(2). С. 94–97.
Минеева О.В., Минеев А.К. 2014. Особенности гематологических параметров озерной лягушки Rana ridibunda Pallas, 1771 Саратовского водохранилища // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. Т. 23(2). С. 178–184.
Николаев В.Ю., Романова Е.Б. 2016. Иммуногематологические характеристики амфибий водоемов Нижегородской области разного гидрохимического состава // Проблемы региональной экологии. №3. С. 31–35.
Романова Е.Б., Фадеева Г.А., Вершинина К.С., Николаев И.Ю. 2013. Изменение лейкоцитарной формулы крови озерной лягушки Pelophylax ridibundus (Pallas, 1771) при гельминтозах // Вестник Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского. Вып. 5(1). С. 141–147.
Романова Е.Б., Шаповалова К.В., Рябинина Е.С. 2018. Лейкоцитарный состав крови и микроядра в эритроцитах амфибий загрязненных водных объектов Нижегородской области // Принципы экологии. Т. 7(2). С. 125–139. DOI: 10.15393/j1.art.2018.7682
Северин Е.С. (ред.). 2004. Биохимия. М.: ГЭОТАР-Медиа. 784 с.
Силс Е.А. 2008. Сравнительный анализ гематологических показателей остромордой (Rana arvalis, Nilsson, 1842) и озерной (Rana ridibunda, Pallas, 1771) лягушек городских популяций // Вестник Оренбургского государственного университета. Т. 10(92). С. 230–235.
Соломонов Н.Г., Седалищев В.Т., Соломонов К.С., Кириллин Р.А., Протопопов С.Г. 2018. Зимовка сибирского углозуба Salamandrella keyserlingii (Dybowski, 1870) в Центральной Якутии // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. Т. 23(1). С. 111–116.
Хаитов Р.М. 2013. Иммунология: структура и функции иммунной системы. М.: ГЭОТАР-Медиа. 280 с.
Шитиков В.К., Розенберг Г.С. 2014. Рандомизация и бутстреп: статистический анализ в биологии и экологии с использованием R. Тольятти: Кассандра. 314 с.
Ярцев В.В., Евсеева С.С. 2018. Гистологическая характеристика кожи самок сибирского углозуба, Salamandrella keyserlingii (Caudata, Hynobiidae) в водную и наземную фазы сезонного цикла // Современная герпетология. Т. 18(3). С. 159–167. DOI: 10.18500/1814-6090-2018-18-3-4-159-167
Alfimov A.V., Berman D.I. 2010. Reproduction of the Siberian Salamander, Salamandrella keyserlingii (Amphibia, Caudata, Hynobiidae), in Water Bodies on Permafrost in Northeastern Asia // Biology Bulletin. Vol. 37(8). P. 807–822. DOI: 10.1134/S1062359010080054
Alford R.A., Bradfield K.S., Richards S.J. 2007. Global warming and amphibian losses // Nature. Vol. 447(7144). P. E3–E4. doi: 10.1038/nature05940
Ananjeva N.B., Uteshev V.K., Orlov N.L., Gakhova E.N. 2015. Strategies for Conservation of Endangered Amphibian and Reptile Species // Biology Bulletin. Vol. 42(5). P. 432–439. DOI: 10.1134/S1062359015050027
Berman D.I., Meshcheryakova E.N., Bulakhova N.A. 2016. Extreme negative temperatures and body mass loss in the Siberian salamander (Salamandrella keyserlingii, amphibia, hynobiidae). Doklady Biological Sciences 468(1): 137–141. doi: 10.1134/S001249661603011X
Bosch J., Martínez-Solano I. 2006. Chytrid fungus infection related to unusual mortalities of Salamandra salamandra and Bufo bufo in the Peñalara Natural Park, Spain // Oryx. Vol. 40(1). P. 84–89. DOI: 10.1017/S0030605306000093
Chernaya L.V., Kovalchuk L.A., Nokhrina E.S. 2016. Role of the tissue free amino acids in adaptation of medicinal leeches Hirudo medicinalis L., 1758 to extreme climatic conditions // Doklady Biological Sciences. Vol. 466. P. 42–44. DOI: 10.1134/S00124996616010129
Chessel D., Dufour A.B., Thioulouse J. 2004. The ade4 package–I: One-table methods // R News. Vol. 4. P. 5–10.
Coico R., Sunshine G., Benjamini E. 2003. Immunology. A Short Course. New York: Wiley-Liss. 237 p.
Cooper E.L., Klempau A.E., Zapata A.G. 1985. Reptilian immunity // Biology Reptilia / C. Gans, F. Billett, P.F.A. Maderson (Eds.). Vol. 14: Development A. New York: John Wiley & Sons. P. 601–636.
Council of Europe. 1986. European Convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purposes (ETS123). Strasbourg: Council of Europe. Available from http://cjnventions.coe.int/Treaty/Commun/QueVoulezVous
Davis A.K., Maney D.L., Maerz J.C. 2008. The use of leukocyte profiles to measure stress in vertebrates: A review for ecologists // Functional Ecology. Vol. 22(5). P. 760–772. DOI: 10.1111/j.1365-2435.2008.01467.x
Dray S., Dufour A., Thioulouse J. 2022. ade4: Analysis of Ecological Data: Exploratory and Euclidean Methods in Environmental Sciences. R package .version 1.7-19. Available from https://CRAN.R-project.org/package=ade4
Forman H.J., Zhang H., Rinna A. 2008. Glutathione: Overview of its protective roles, measurement, and biosynthesis // Molecular Aspects of Medicine. Vol. 30(1–2). P. 1–12. DOI: 10.1016/j.mam.2008.08.006
Fournier M., Robert J., Salo H.M., Dautremepuits C., Brouseau P. 2005. Immunotoxicology of Amphibians // Applied Herpetology. Vol. 2(3). Р. 297–309. DOI: 10.1163/1570754054507451
Gallant A.L., Klaver R.W., Casper G.S., Lannoo M.J. 2007. Global Rates of Habitat Loss and Implications for Amphibian Conservation // Copeia. Vol. 4. Р. 967–979. DOI: 10.1643/0045-8511(2007)7[967:GROHLA]2.0.CO;2
Global Amphibian Assessment. 2004. International Union for Conservation of Nature and Natural Resources. Cambridge, UK. Available from https://www.natureserve.org/projects/global-amphibian-assessment
Hussain Q., Pandit A.K. 2012. Global amphibian declines: A review // International Journal of Biodiversity and Conservation. Vol. 4(10). P. 348–357. DOI: 10.5897/IJBC12.008
IUCN. 2020. IUCN Red List Quadrennial Report 2017–2020. Available from: https://nc.iucnredlist.org/redlist/resources/files/1630480997-IUCN_RED_LIST_QUADRENNIAL_REPORT_2017-2020.pdf
James L.B. 1987. Amino acid analysis: a fall-off in performance // Journal of Chromatography A. Vol. 408. P. 291–295. DOI: 10.1016/s0021-9673(01)81812-4
Karanova M.V. 2011. The Effect of Cold Shock on the Free Amino Acid Pool of Rotan Pondfish Perccottus glehni (Eleotridae, Perciformes) // Biology Bulletin. Vol. 38(2). P. 116–124. DOI: 10.1134/S106235901102004X
Kovalchuk L.A., Mishchenko V.A., Mikshevich N.V., Chernaya L.V., Chibiryak M.V., Yastrebov A.P. 2018a. Free Amino Acid Profile in Blood Plasma of Bats (Myotis dasycneme Boie, 1825) Exposed to Low Positive and Near-Zero Temperatures // Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology. Vol. 54(4). P. 281–291. DOI: 10.1134/S002209301804004X
Kovalchuk L.A., Mishchenko V.A., Chernaya L.V., Snitko V.P. 2018b. Species-specific features of blood plasma amino acid spectrum of bats (Mammalia: Chiroptera) in the Urals // Russian Journal of Ecology. Vol. 49(4). P. 325–331. DOI: 10.1134/S1067413618040082
Kovalchuk L.A., Chernaya L.V., Mishchenko V.A., Berzin D.L., Bolshakov V.N. 2021a. Amino Acid Spectrum in the Blood of the Endemic and Invasive Amphibian Species in the Fauna of the Ural // Doklady Biochemistry and Biophysics. Vol. 500. P. 327–330. DOI: 10.1134/S1607672921050124
Kovalchuk L.A., Mishchenko V.A., Chernaya L.V., Bolshakov V.N. 2021b. Characteristic Immunohematological Parameters of Migratory (Vespertilio murinus Linnaeus, 1758) and Resident (Myotis dasycneme Boie, 1825) Bat Species of the Ural Fauna. Doklady Biological Sciences 501: 210–213. DOI: 10.1134/S001249662106003X
Kovalchuk L.A., Chernaya L.V., Mishchenko V.A., Mikshevich N.V. 2021c. Amino acid spectrum of blood of the lake frog Pelophylax ridibundus introduced into the ponds of the Middle Urals // Hydrobiological Journal. Vol. 57(3). P. 80–89. DOI: 10.1615/HYDROBJ.V57.I3.90
LaFonte B.E., Johnson P.T. 2013. Experimental infection dynamics: using immunosuppression and in vivo parasite tracking to understand host resistance in an amphibian-trematode system // Journal of Experimental Biology. Vol. 216(19). P. 3700–3708. DOI: 10.1242/jeb.088104
Li Y., Cohen J.M., Rohr J.R. 2013. Review and synthesis of the effects of climate change on amphibians // Integrative Zoology. Vol. 8(2). P. 145–161. DOI: 10.1111/1749-4877.12001
Oksanen J., Simpson G.L., Blanchet F.G., Kindt R., Legendre P., Minchin P.R., O'Hara R.B., Solymos P., Szoecs E., Wagner H., Barbour M., Bedward M., Bolker B., Borcard D., Carvalho G., Chirico M., Caceres M., Durand S., Evangelista H.B.A., FitzJohn R., Friendly M., Furneaux B., Hannigan G., Hill M.O., Lahti L., McGlinn D., Ouellette M.H., Cunha E.R., Smith T., Stier A. et al. 2020. vegan: Community Ecology Package. R package. Version 2.5-7. Available from https://CRAN.R-project.org/package=vegan
Pounds J.A., Bustamante M.R., Coloma L.A., Consuegra J.A., Fogden M.P., Foster P.N., La Marca E., Masters K.L., Merino-Viteri A., Puschendorf R., Ron S.R., Sánchez-Azofeifa G.A., Still C.J., Young B.E. 2006. Widespread amphibian extinctions from epidemic disease driven by global warming // Nature. Vol. 439(7073). P. 161–167. doi: 10.1038/nature04246
R Core Team. 2020. R: A language and environment for statistical computing. Vienna: R Foundation for Statistical Computing. Available from https://www.R-project.org/
Rohr J.R., Raffel T.R., Romansic J.M., McCallum H., Hudson P.J. 2008. Evaluating the links between climate, disease spread, and amphibian declines // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Vol. 105(45). P. 17436–17441. DOI: 10.1073/pnas.0806368105
Romanova E.B., Shapovalova K.V., Ryabinina E.S., Gelashvili D.B. 2019. Leukocytic indices and micronucleus in erythrocytes as population markers of the immune status of Pelophylax ridibundus (Pallas, 1771) (Amphibia: Ranidae) living in various biotopic conditions // Biology Bulletin. Vol. 46(10). Р. 1230–1238. DOI: 10.1134/S1062359019100273
Strayer D., Dudgeon D. 2010. Freshwater biodiversity conservation: recent progress and future challenges // Journal of the North American Benthological Society. Vol. 29(1). P. 344–358. DOI: 10.1899/08-171.1
Stuart S.N., Chanson J.S., Cox N.A., Young B.E., Rodrigues A.S.L., Fischman D.L., Waller R.W. 2004. Status and trends of amphibian declines and extinctions worldwide // Science. Vol. 306(5702). P. 1783–1786. DOI: 10.1126/science.1103538
Vershinin V.L., Vershinina S.D. 2013. Comparative analysis of hemoglobin content in four species of anurans from the Ural uplands. Doklady Biological Sciences 450(1): 155–157. doi: 10.1134/S0012496613030137
Vershinin V.L., Vershinina S.D., Berzin D.L., Zmeeva D.V., Kinev A.V. 2015. Long-term observation of amphibian populations inhabiting urban and forested areas in Yekaterinburg, Russia // Scientific Data. Vol. 2. Article: 150018. DOI: 10.1038/sdata.2015.18
Whittaker K., Koo M.S., Wake D.B., Vredenburg V.T. 2013. Global Declines of Amphibians // Encyclopedia of Biodiversity (Second Edition). Cambridge: Academic Press. P. 691–699. DOI: 10.1016/B978-0-12-384719-5.00266-5
Wu G. 2009. Amino acids: metabolism, functions, and nutrition // Amino Acids. Vol. 37(1). Р. 1–17. DOI: 10.1007/s00726-009-0269-0
Yarri D. 2005. The Ethics of Animal Experimentation: A Critical Analysis and Constructive Christian Proposal. Oxford: Oxford University Press. 240 p. DOI: 10.1093/0195181794.001.0001
Zimmerman L.M., Vogel L.A., Bowden R.M. 2010. Understanding the vertebrate immune system: insights from the reptilian perspective // Journal of Experimental Biology. Vol. 213(5). P. 661–671. DOI: 10.1242/jeb.038315