Dimensional and Physiological-Biochemical Parameters of Erythrocytes and Gill and Heart Indices in Some Benthic Fish of the Black Sea Coast of the Southeastern Crimea

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The dimensional and physiological-biochemical parameters of erythrocytes, as well as the gill and heart indices were studied in five species of marine benthic fish. The black scorpionfish Scorpaena porcus Linnaeus, 1758 and the shore rockling Gaidropsarus mediterraneus Linnaeus, 1758 differed from the other species in a larger mass of the heart and gill apparatus, which indicates more efficient transport capabilities of the circulatory system of these fish. The linear size characteristics of erythrocytes of a cartilaginous fish, the thornback ray Raja clavata Linnaeus, 1758, were 1.5–2 times higher than those of erythrocytes of S. porcus, which were the largest among the studied teleosts. The sizes of erythrocytes of three other teleost species differed insignificantly. The amount of hemoglobin per unit surface area of erythrocyte, which reflects the efficiency of hemoglobin saturation with oxygen, insignificantly varied (0.05 to 0.071 pg/mm2) among the bony fish stu-died. In contrast, in the thornback ray this parameter was 2.7–3.8 times lower. The intracellular glycogen concentration, which characterizes the degree to which the erythrocyte is independent of glycemic fluctuations, was highest in cells of S. porcus (305.2 ± 35.1 mg %), while it was lowest in erythrocytes of the thornback ray R. clavata (142.8 ± 15.1 mg %). The ecto-ATPase activity was higher in large erythrocytes of S. porcus, R. clavata, and Uranoscopus scaber (4.8, 3.1, and 1.6 µmol Pin/min/mL of erythrocytes, respectively) than in smaller erythrocytes of Crenilabrus tinca and Gaidropsarus mediterraneus (0.5 and 0.4, µmol Pin/min/mL of erythrocytes, respectively). This confirms the assumption that erythrocytes use the thermal energy from hydrolysis of extracellular ATP to “warm up” their own membrane, which leads to the change in the rheological characteristics of blood in the capillary blood flow.

About the authors

Yu. A. Silkin

T.I. Vyazemsky Karadag Scientific Station – Nature Reserve, Branch of Institute of Biology of Southern Seas,
Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: ysilkin@mail.ru
Russia, 298100, Feodosiya

E. N. Silkina

T.I. Vyazemsky Karadag Scientific Station – Nature Reserve, Branch of Institute of Biology of Southern Seas,
Russian Academy of Sciences

Email: ysilkin@mail.ru
Russia, 298100, Feodosiya

M. Yu. Silkin

T.I. Vyazemsky Karadag Scientific Station – Nature Reserve, Branch of Institute of Biology of Southern Seas,
Russian Academy of Sciences

Email: ysilkin@mail.ru
Russia, 298100, Feodosiya

V. N. Chernyaeva

T.I. Vyazemsky Karadag Scientific Station – Nature Reserve, Branch of Institute of Biology of Southern Seas,
Russian Academy of Sciences

Email: ysilkin@mail.ru
Russia, 298100, Feodosiya

References

  1. Андреева А.Ю. Морфофункциональные характеристики эритроцитов Scorpaena porcus L. в условиях гипоксии // Автореф. дис. к. б. н. СПб. 2014. 22 с.
  2. Беляев В.И., Николаев В.М., Шульман Г.Е., Юнева Т.В. Тканевый обмен у рыб. Киев: Наукова думка. 1983. 144 с.
  3. Белокопытин Ю.С., Ракицкая Л.В. Гематологические показатели морских рыб разной экологии – ставриды Trachurus mediterraneus ponticus Aleev и барабули Mullus barbatus ponticus Essipov в покое и при мышечной нагрузке // Вопр. ихтиологии. 1981. Т. 21. Вып. 3. С. 504–511.
  4. Джелинео С. Активность морских рыб и концентрация гемоглобина у них (под ред. А.А. Нейман “Экология водных организмов”). М.: Наука. 1966. С. 155–161.
  5. Заботкина Е.А., Лапирова Т.Б., Середняков В.Е., Нестерова Т.А. Экологическая пластичность гематологических показателей пресноводных костистых рыб // Физиология и биохимия водных животных. Тр. ИБВВ РАН. 2015. Вып. 72 (75). С. 16–30.
  6. Иванов А.А. Физиология рыб. М.: Мир. 2003. 284 с.
  7. Косачев В.С., Кошевой Е.П., Сергеев А.А., Миронов Н.А. Процессы переноса в телах эллипсоидной конфигурации // Науч. журн. НИУ ИТМО, серия “Процессы и аппараты пищевых производств”. 2010. Вып. 1 (9). С. 1–7.
  8. Костоусов В.Г. Ихтиология. Минск: БГУ. 2018. 183 с.
  9. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высшая школа. 1990. 352 с.
  10. Матей В.Е. Жабры пресноводных костистых рыб: морфофункциональная организация, адаптация, эволюция. СПб.: Наука. 1996. 204 с.
  11. Световидов А.Н. Рыбы Черного моря. М.-Л.: Наука. 1964. 551 с.
  12. Силкин Ю.А., Коротков С.М., Силкина Е.Н. Исследование биоэнергетических особенностей эритроцитов черноморских рыб – морского кота (Dasyatis pastinaca L.) и скорпены (Scorpaena porcus L.) // Биофизика. 2017а. Т. 62. Вып. 3. С. 540–546.
  13. Силкин Ю.А., Силкина Е.Н. Влияние гипоксии на физиолого-биохимические показатели крови некоторых морских рыб // Журн. эвол. биохим. и физиол. 2005. Т. 41. № 5. С. 421–425.
  14. Силкин Ю.А., Силкина Е.Н. Роль экто-АТФаз плазматических мембран эритроцитов в гемодинамике рыб // Журн. эвол. биохим. и физиол. 2017. Т. 53. № 1. С. 62–74.
  15. Силкин Ю.А., Силкина Е.Н., Столбов А.Я. Анализ тепловых явлений в эритроцитах скорпены (Scorpaena porcus L.) // Биофизика. 2014. Т. 59. Вып. 6. С. 1097–1100.
  16. Силкин Ю.А., Столбов А.Я., Силкина Е.Н., Силкин М.Ю. Динамика теплопродукции эритроцитов скорпены Scorpaena porcus, Linnaeus, 1758 (Scorpaeniformes) in vitro // Биол. моря. 2017б. Т. 43. № 2. С. 133–138.
  17. Силкин Ю.А., Силкина Е.Н., Столбов А.Я., Силкин М.Ю. Влияние гипоксии, гипербарии и гипоосмотических условий на активность экто-АТФазы эритроцитов скорпены (Scorpaena porcus L.) // Журн. эвол. биохим. и физиол. 2018. Т. 54. № 5. С. 346–354.
  18. Силкин Ю.А., Силкина Е.Н., Силкин М.Ю. Гликоген как запасающий энергетический субстрат ядерных эритроцитов рыб // Журн. эвол. биохим. и физиол. 2021. Т. 57. № 1. С. 61–68.
  19. Смирнов В.С., Добринская Л.А., Рыжков Л.П. и др. Применение метода морфофизиологических индикаторов в экологии рыб // Тр. СевНИОРХ. Петрозаводск: Карелия. 1972. 168 с.
  20. Солдатов А.А., Русинова О.С., Трусевич В.В., Звездина Т.Ф. Влияние гипоксии на биохимические показатели эритроцитов скорпены // Укр. биохим. журн. 1994. Т. 66. № 5. С. 115–118.
  21. Солдатов А.А., Парфенова И.А. Уровень метгемоглобина в крови и устойчивость циркулирующих эритроцитов скорпены Scorpaena porcus L. К осмотическому шоку в условиях экспериментальной гипоксии // Журн. эвол. биохим. и физиол. 2001. Т. 37. № 1. С. 21−30.
  22. Bencic D.C., Yates T.J., Ingerman R.L. Ecto-ATPase activity of vertebrate blood cells // Physiol. Zool. 1997. V. 70. № 6. P. 621–630.
  23. Katiukhin L.N. About a mechanism of the Fåhraeus-Lindgvist effect // J. Blood Disord. Transf. 2014. V. 5. № 5. P. 211–213.
  24. Kostelecka-Myrcha A. The ratio of amount of haemoglobin to total surface area of erythrocytes in birds in relation to body mass, age of nestling, and season of the year // Physiol. Zool. 1997. V. 70. P. 278–282.
  25. Kostelecka-Myrcha A. The ratio of amount of haemoglobin to total surface area of erythrocytes in mammals // Acta Theriol. 2002. V. 47. № 1. P. 209–220.
  26. Maciak S., Kostelecka-Myrcha A. Regularities of variation of the red blood indices characterizing the respiratory function of blood in selected fish // Zool. Pol. 2011. V. 56. № 1–4. P. 35–48.
  27. Nikinmaa M. Oxygen-dependent cellular functions – why fishes and their aquatic environment are a prime choice of study // Comp. Biochem. Physiol. 2002. V. 133A. P. 1–16.
  28. Wieser W. Physiological energetics and ecophysiology // Cyprinid fishes: systematics, biology and exploitation / Eds I.J.Winfield, J.S. Nelson. London: Chapman & Hall. Fish and Fisheries Series 1991. V. 3. P. 426–455.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (684KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Ю.А. Силкин, Е.Н. Силкина, М.Ю. Силкин, В.Н. Черняева