Вплив переохолодження на вміст проміжних продуктів ПОЛ та активність СОД у личинок великого борошняного хрущака Tenebrio molitor
Досліджено вплив переохолодження на вміст проміжних продуктів перекисного окислення ліпідів (ПОЛ) та активність супероксиддисмутази (СОД) у личинок великого борошняного хрущака Tenebrio molitor. Показано, що холодостійкі та холодочутливі стадії онтогенезу відрізняються за показниками інтенсивності П...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Проблемы криобиологии и криомедицины |
|---|---|
| Дата: | 2006 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2006
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137106 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Вплив переохолодження на вміст проміжних продуктів ПОЛ та активність СОД у личинок великого борошняного хрущака Tenebrio molitor / О.К. Гулевський, О.О. Грищенкова, Л.І. Реліна, Л.В. Карєва // Проблемы криобиологии. — 2006. — Т. 16, № 4. — С. 370-376. — Бібліогр.: 18 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-137106 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Гулевський, О.К. Грищенкова, О.О. Реліна, Л.І. Карєва, Л.В. 2018-06-16T23:15:43Z 2018-06-16T23:15:43Z 2006 Вплив переохолодження на вміст проміжних продуктів ПОЛ та активність СОД у личинок великого борошняного хрущака Tenebrio molitor / О.К. Гулевський, О.О. Грищенкова, Л.І. Реліна, Л.В. Карєва // Проблемы криобиологии. — 2006. — Т. 16, № 4. — С. 370-376. — Бібліогр.: 18 назв. — укр. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137106 612.592:595.797.29-134.25 Досліджено вплив переохолодження на вміст проміжних продуктів перекисного окислення ліпідів (ПОЛ) та активність супероксиддисмутази (СОД) у личинок великого борошняного хрущака Tenebrio molitor. Показано, що холодостійкі та холодочутливі стадії онтогенезу відрізняються за показниками інтенсивності ПОЛ та активністю СОД. Попередня холодова аклімація при помірно низьких температурах впливає на накопичення дієнових кон’югатів і кетодієнів та на ферментативну активність. Отримані результати свідчать про те, що холодостійкі личинки 8-10 віків здатні підтримувати постійний рівень окислювальних і відновлювальних процесів після переохолодження на відміну від чутливих до низьких температур личинок 3-5 віків. При цьому вірогідно, що під час холодової аклімації “вмикається” метаболічна програма захисту, яка запобігає порушенням прооксидантно-антиоксидантної рівноваги та розвиненню окислювального стресу, що може відігравати значну роль в біохімічних механізмах холодостійкості комах. Исследовано влияние переохлаждения на содержание промежуточных продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и активность супероксиддисмутазы (СОД) у личинок большого мучного хрущака Tenebrio molitor. Показано, что холодоустойчивая и холодочувствительная стадии онтогенеза отличаются по показателям интенсивности ПОЛ и активности СОД. Предварительная холодовая акклимация при умеренно низких температурах влияет на накопление диеновых конъюгатов и кетодиенов и на ферментативную активность. Полученные результаты свидетельствуют о том, что холодоустойчивые личинки 8-10 возрастов способны поддерживать постоянный уровень окислительных и восстановительных процессов после переохлаждения в отличие от чувствительных к низким температурам личинок 3-5 возрастов. При этом вероятно, что во время холодовой акклимации “включается” метаболическая программа защиты, которая предотвращает нарушения прооксидантно-антиоксидантного равновесия и развитие окислительного стресса, что может играть существенную роль в биохимических механизмах холодоустойчивости насекомых. Overcooling influence on transit products of lipid peroxidation (LPO) and superoxide dismutase (SOD) activity in yellow mealworm Tenebrio molitor has been investigated. It has been shown that cold-tolerant and cold resistant ontogenetic stages differ by LPO intensity and SOD activity parameters. Preliminary cold acclimation at moderately low temperatures affects diene conjugate and ketodiene accumulation and enzyme activity. The obtained results testify to the fact that cold-tolerant 8-10 instar larvae are able of maintaining a constant level of redox processes after overcooling unlike sensitive to low temperatures 3-5 instar larvae. Metabolic protective program preventing disorders of pro-oxidant and anti-oxidant balance and progress of oxidative stress is likely to “switch on” during cold acclimation which may play a significant role in biochemical mechanisms of cold tolerance in insects. uk Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України Проблемы криобиологии и криомедицины Теоретическая и экспериментальная криобиология Вплив переохолодження на вміст проміжних продуктів ПОЛ та активність СОД у личинок великого борошняного хрущака Tenebrio molitor Overcooling effect on content of LPO transit products and SOD activity in yellow mealworm Tenebrio molitor Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Вплив переохолодження на вміст проміжних продуктів ПОЛ та активність СОД у личинок великого борошняного хрущака Tenebrio molitor |
| spellingShingle |
Вплив переохолодження на вміст проміжних продуктів ПОЛ та активність СОД у личинок великого борошняного хрущака Tenebrio molitor Гулевський, О.К. Грищенкова, О.О. Реліна, Л.І. Карєва, Л.В. Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| title_short |
Вплив переохолодження на вміст проміжних продуктів ПОЛ та активність СОД у личинок великого борошняного хрущака Tenebrio molitor |
| title_full |
Вплив переохолодження на вміст проміжних продуктів ПОЛ та активність СОД у личинок великого борошняного хрущака Tenebrio molitor |
| title_fullStr |
Вплив переохолодження на вміст проміжних продуктів ПОЛ та активність СОД у личинок великого борошняного хрущака Tenebrio molitor |
| title_full_unstemmed |
Вплив переохолодження на вміст проміжних продуктів ПОЛ та активність СОД у личинок великого борошняного хрущака Tenebrio molitor |
| title_sort |
вплив переохолодження на вміст проміжних продуктів пол та активність сод у личинок великого борошняного хрущака tenebrio molitor |
| author |
Гулевський, О.К. Грищенкова, О.О. Реліна, Л.І. Карєва, Л.В. |
| author_facet |
Гулевський, О.К. Грищенкова, О.О. Реліна, Л.І. Карєва, Л.В. |
| topic |
Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| topic_facet |
Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| publishDate |
2006 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Проблемы криобиологии и криомедицины |
| publisher |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Overcooling effect on content of LPO transit products and SOD activity in yellow mealworm Tenebrio molitor |
| description |
Досліджено вплив переохолодження на вміст проміжних продуктів перекисного окислення ліпідів (ПОЛ) та активність супероксиддисмутази (СОД) у личинок великого борошняного хрущака Tenebrio molitor. Показано, що холодостійкі та холодочутливі стадії онтогенезу відрізняються за показниками інтенсивності ПОЛ та активністю СОД. Попередня холодова аклімація при помірно низьких температурах впливає на накопичення дієнових кон’югатів і кетодієнів та на ферментативну активність. Отримані результати свідчать про те, що холодостійкі личинки 8-10 віків здатні підтримувати постійний рівень окислювальних і відновлювальних процесів після переохолодження на відміну від чутливих до низьких температур личинок 3-5 віків. При цьому вірогідно, що під час холодової аклімації “вмикається” метаболічна програма захисту, яка запобігає порушенням прооксидантно-антиоксидантної рівноваги та розвиненню окислювального стресу, що може відігравати значну роль в біохімічних механізмах холодостійкості комах.
Исследовано влияние переохлаждения на содержание промежуточных продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и активность супероксиддисмутазы (СОД) у личинок большого мучного хрущака Tenebrio molitor. Показано, что холодоустойчивая и холодочувствительная стадии онтогенеза отличаются по показателям интенсивности ПОЛ и активности СОД. Предварительная холодовая акклимация при умеренно низких температурах влияет на накопление диеновых конъюгатов и кетодиенов и на ферментативную активность. Полученные результаты свидетельствуют о том, что холодоустойчивые личинки 8-10 возрастов способны поддерживать постоянный уровень окислительных и восстановительных процессов после переохлаждения в отличие от чувствительных к низким температурам личинок 3-5 возрастов. При этом вероятно, что во время холодовой акклимации “включается” метаболическая программа защиты, которая предотвращает нарушения прооксидантно-антиоксидантного равновесия и развитие окислительного стресса, что может играть существенную роль в биохимических механизмах холодоустойчивости насекомых.
Overcooling influence on transit products of lipid peroxidation (LPO) and superoxide dismutase (SOD) activity in yellow mealworm Tenebrio molitor has been investigated. It has been shown that cold-tolerant and cold resistant ontogenetic stages differ by LPO intensity and SOD activity parameters. Preliminary cold acclimation at moderately low temperatures affects diene conjugate and ketodiene accumulation and enzyme activity. The obtained results testify to the fact that cold-tolerant 8-10 instar larvae are able of maintaining a constant level of redox processes after overcooling unlike sensitive to low temperatures 3-5 instar larvae. Metabolic protective program preventing disorders of pro-oxidant and anti-oxidant balance and progress of oxidative stress is likely to “switch on” during cold acclimation which may play a significant role in biochemical mechanisms of cold tolerance in insects.
|
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137106 |
| citation_txt |
Вплив переохолодження на вміст проміжних продуктів ПОЛ та активність СОД у личинок великого борошняного хрущака Tenebrio molitor / О.К. Гулевський, О.О. Грищенкова, Л.І. Реліна, Л.В. Карєва // Проблемы криобиологии. — 2006. — Т. 16, № 4. — С. 370-376. — Бібліогр.: 18 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT gulevsʹkiiok vplivpereoholodžennânavmístpromížnihproduktívpoltaaktivnístʹsoduličinokvelikogoborošnânogohruŝakatenebriomolitor AT griŝenkovaoo vplivpereoholodžennânavmístpromížnihproduktívpoltaaktivnístʹsoduličinokvelikogoborošnânogohruŝakatenebriomolitor AT relínalí vplivpereoholodžennânavmístpromížnihproduktívpoltaaktivnístʹsoduličinokvelikogoborošnânogohruŝakatenebriomolitor AT karêvalv vplivpereoholodžennânavmístpromížnihproduktívpoltaaktivnístʹsoduličinokvelikogoborošnânogohruŝakatenebriomolitor AT gulevsʹkiiok overcoolingeffectoncontentoflpotransitproductsandsodactivityinyellowmealwormtenebriomolitor AT griŝenkovaoo overcoolingeffectoncontentoflpotransitproductsandsodactivityinyellowmealwormtenebriomolitor AT relínalí overcoolingeffectoncontentoflpotransitproductsandsodactivityinyellowmealwormtenebriomolitor AT karêvalv overcoolingeffectoncontentoflpotransitproductsandsodactivityinyellowmealwormtenebriomolitor |
| first_indexed |
2025-11-27T01:34:59Z |
| last_indexed |
2025-11-27T01:34:59Z |
| _version_ |
1850791235713761280 |
| fulltext |
370 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 16, 2006, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 16, 2006, №4
УДК 612.592:595.797.29-134.25
О.К. ГУЛЕВСЬКИЙ, О.О. ГРИЩЕНКОВА, Л.І. РЕЛІНА*, Л.В. КАРЄВА
Вплив переохолодження на вміст проміжних продуктів ПОЛ та активність
СОД у личинок великого борошняного хрущака Tenebrio molitor
UDC 612.592:595.797.29-134.25
A.K. GULEVSKIY, E.A. GRISCHENKOVA, L.I. RELINA*, L.V. KAREVA
Overcooling Effect on Content of LPO Transit Products
and SOD Activity in Yellow Mealworm Tenebrio molitor
Досліджено вплив переохолодження на вміст проміжних продуктів перекисного окислення ліпідів (ПОЛ) та активність
супероксиддисмутази (СОД) у личинок великого борошняного хрущака Tenebrio molitor. Показано, що холодостійкі та
холодочутливі стадії онтогенезу відрізняються за показниками інтенсивності ПОЛ та активністю СОД. Попередня холодова
аклімація при помірно низьких температурах впливає на накопичення дієнових кон’югатів і кетодієнів та на ферментативну
активність. Отримані результати свідчать про те, що холодостійкі личинки 8-10 віків здатні підтримувати постійний рівень
окислювальних і відновлювальних процесів після переохолодження на відміну від чутливих до низьких температур личинок
3-5 віків. При цьому вірогідно, що під час холодової аклімації “вмикається” метаболічна програма захисту, яка запобігає
порушенням прооксидантно-антиоксидантної рівноваги та розвиненню окислювального стресу, що може відігравати значну
роль в біохімічних механізмах холодостійкості комах.
Ключові слова: переохолодження, онтогенез, Tenebrio molitor, перекисне окислення ліпідів, супероксиддисмутаза.
Исследовано влияние переохлаждения на содержание промежуточных продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ)
и активность супероксиддисмутазы (СОД) у личинок большого мучного хрущака Tenebrio molitor. Показано, что
холодоустойчивая и холодочувствительная стадии онтогенеза отличаются по показателям интенсивности ПОЛ и активности
СОД. Предварительная холодовая акклимация при умеренно низких температурах влияет на накопление диеновых конъюгатов
и кетодиенов и на ферментативную активность. Полученные результаты свидетельствуют о том, что холодоустойчивые личинки
8-10 возрастов способны поддерживать постоянный уровень окислительных и восстановительных процессов после
переохлаждения в отличие от чувствительных к низким температурам личинок 3-5 возрастов. При этом вероятно, что во
время холодовой акклимации “включается” метаболическая программа защиты, которая предотвращает нарушения
прооксидантно-антиоксидантного равновесия и развитие окислительного стресса, что может играть существенную роль в
биохимических механизмах холодоустойчивости насекомых.
Ключевые слова: переохлаждение, онтогенез, Tenebrio molitor, перекисное окисление липидов, супероксиддисмутаза.
Overcooling influence on transit products of lipid peroxidation (LPO) and superoxide dismutase (SOD) activity in yellow mealworm
Tenebrio molitor has been investigated. It has been shown that cold-tolerant and cold resistant ontogenetic stages differ by LPO
intensity and SOD activity parameters. Preliminary cold acclimation at moderately low temperatures affects diene conjugate and
ketodiene accumulation and enzyme activity. The obtained results testify to the fact that cold-tolerant 8-10 instar larvae are able of
maintaining a constant level of redox processes after overcooling unlike sensitive to low temperatures 3-5 instar larvae. Metabolic
protective program preventing disorders of pro-oxidant and anti-oxidant balance and progress of oxidative stress is likely to “switch
on” during cold acclimation which may play a significant role in biochemical mechanisms of cold tolerance in insects.
Key-words: overcooling, ontogenesis, Tenebrio molitor, lipid peroxidation, superoxide dismutase.
* Автор, якому необхідно надсилати кореспонденцію:
вул. Переяславська, 23, м. Харків, Україна 61015; тел.:+38 (057)
373-41-35, факс: +38 (057) 373-30-84, електронна пошта:
cryo@online.kharkov.ua
* To whom correspondence should be addressed: 23, Pereyaslavskaya
str., Kharkov, Ukraine 61015; tel.:+380 57 373 4135, fax: +380 57
373 3084, e-mail: cryo@online.kharkov.ua
Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine of the Na-
tional Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov, Ukraine
Iнститут проблем кріобіології і кріомедицини
НАН України, м. Харків
Температура – один з найголовніших факторів
навколишнього середовища, що впливають на
життєдіяльність організмів. Коливання темпера-
тури здатні викликати стресову реакцію, яка може
виявлятися в порушенні ділянок метаболізму.
Утримання прооксидантно-антиоксидантної
рівноваги – необхідна умова нормального функціо-
нування організму. Зниження температури і
наступний відігрів з поновленням оксигенації
тканин та органів супроводжуються підвищенням
продукції активних форм кисню, які часто призво-
дять до зростання інтенсивності окислювальних
Temperature is one of the main environmental
factors affecting organism vital activity. Temperature
alterations are capable of causing stress reaction which
may be manifested as a disorder in metabolic sites.
Keeping pro-oxidant and anti-oxidant balance is one
of essential conditions for normal functioning of an
organism. Temperature decrease and following
thawing with renewed oxygenation of tissues and
organs are accompanied with a rise in the production
of oxygen active forms, which frequently result in the
increase in intensity of oxidative processes [15]. There
is logical assuming that organisms which within
371
процесів [15]. Логічно припустити, що організми,
які в процесі еволюції набули здатності виживати
в умовах низьких температур, мають досить
потужну антиоксидантну систему, яка спроможна
запобігти розвиненню окислювального стресу.
Одним із різновидів окислювальних процесів при
змінах фізіологічного стану організму є перекисне
окислення ліпідів (ПОЛ). Процеси ПОЛ дослі-
джуються як у пристосованих до зимівлі організмів
[4], так і у видів, що не мають спеціальних
механізмів виживання на холоді [2, 12]. З нашої
точки зору, інформативним може виявитися порів-
няльний аналіз, наприклад, порівняння близьких
видів, які відрізняються холодостійкістю, або різ-
них онтогенетичних стадій холодостійких тварин.
Так, у багатьох комах холодостійкою є одна із ста-
дій розвитку, стадія, на якій запрограмована зимова
діапауза [9]. Хоча комахи вже давно стали поши-
реною моделлю при вивченні холодостійкості
безхребетних [11], в тому числі і при дослідженні
процесів ПОЛ та рівня антиоксидантного захисту
[15], в літературі дуже мало даних порівняльного
характеру. Мета дослідження – оцінити інтенсив-
ність ПОЛ і рівень антиоксидантного захисту у
личинок великого борошняного хрущака Tenebrio
molitor (Coleoptera, род. Tenebrionidae) різних віків,
котрі відрізняються здатністю виживати при низь-
ких температурах.
Матеріали і методи
Досліди проводились на великому борошня-
ному хрущаку T. molitor з лабораторної популяції,
який здатний утримувати рідини свого тіла в
переохолодженому стані при температурах нижче
0оС. Відомо, що холодостійкими є личинки 8-10
віків, а молодші личинки більш чутливі до охоло-
дження [8, 10, 13]. Комахи були поділені на 2 групи:
контрольні, що перебували при кімнатній темпера-
турі, а особин з 2-ї групи аклімували при темпера-
турі 4-6°С протягом 2-х тижнів. Аклімованих та
неаклімованих комах охолоджували до –15°С зі
швидкістю 0,5°С/хв, після чого їх утримували при
цій температурі не менш 10 хв.
Інтенсивність ПОЛ оцінювали за накопиченням
проміжних продуктів ПОЛ – дієнових кон’югатів
(ДК) та кетодієнів. Комах гомогенізували у
скляному гомогенізаторі у 0,025 М буфері трис-
НСІ, рН 7,4. Кожний зразок зроблено з 1 личинки
8-10 віків, або з 7-8 личинок 3-5 віків. Продукти
ПОЛ екстрагували сумішшю гептан-ізопропанол
(1:1) за стандартною методикою [7]. Оцінювали
вміст продуктів ПОЛ в спиртовій фазі екстракту, в
якій за даними [3] накопичуються продукти окис-
лення фосфоліпідів. В УФ області ДК та кетодієни
мають піки поглинання при 233 і 270 нм відповід-
но [17]. Кількість ДК і кетодієнів розраховували
evolution have gained the capability to survive under
conditions of low temperatures, have quite powerful
antioxidant system able of preventing the development
of oxidative stress. One of the varieties of oxidative
processes under change in physiological state of an
organism is lipid peroxidation (LPO). LPO processes
are studied both in adapted to wintering organisms
[4] and in the species with no special mechanisms of
survival in cold [2, 12]. From our point of view, a
comparative analysis, e.g. either comparing of close
species with different cold resistance or various
ontogenetic stages of cold-resistant animals may be
informative. In such a way for many insects a cold
resistance is one of the developmental stages, the one
at which a winter diapause is programmed [9]. Though
insects have been used as a model long ago during
studying cold resistance of invertebrates [11],
including the investigations of LPO processes and the
level of antioxidant protection [15], in the literature
there are poor data of a comparative character. The
research aim was to assess the LPO intensity and level
of antioxidant protection in larvae of the yellow
mealworm T. molitor (Coleoptera, Tenebrionidae
genus) of different ages with various abilities of
surviving under low temperatures.
Materials and methods
The studies were performed in laboratory popu-
lation of yellow mealworm T. molitor, capable of
keeping the fluids of its body in an overcooled state at
the temperatures below 0°C. It is known that cold
resistant ones are the 8-10 instar larvae and younger
ones are more sensitive to cooling [8, 10, 13]. The
insects were divided into 2 groups: control ones were
kept at room temperature and the individuals of the
2nd group were acclimated at 4-6°C for 2 weeks.
Acclimated and non-acclimated insects were cooled
down to –15°C with the rate of 0.5°C/min, afterwards
they were maintained at this temperature not less than
10 min.
LPO intensity was assessed on accumulation of
transit products: diene conjugates (DC) and keto-
dienes. The insects were homogenized in glass
homogenizer with 0.025 M buffer tris-HCl, pH 7.4.
Each sample was made of either one 8-10 instar larva
or seven-eight 3-5 instar larvae. LPO products were
extracted with the mixture of heptane-isopropanol
(1:1) according to standard methods [7]. The content
of LPO products was estimated in alcohol fraction of
the extract, where as it was previously reported [3]
phospholipid oxidation products accumulated. In UV
range the DC and ketodienes have the absorption
spectra at 233 and 270 nm, correspondingly [17l].
Amount of DC and ketodienes was calculated per 1g
of living mass using the coefficient of molar extinction
28,000 and 43,400 M–1cm–1, correspondingly [14, 18].
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 16, 2006, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 16, 2006, №4
372
на 1 мг живої ваги, використовуючи коефіцієнт
молярної екстинкції 28000 і 43400 М-1см-1 відповід-
но [14, 18].
Для визначення загальної активності СОД
використана методика, яка базується на здатності
СОД гальмувати процес аутоокислення адреналіну
в лужному середовищі, котрий призводить до
утворення адренохрому [5]. Комах гомогенізували
у скляному гомогенізаторі в 0,025 М буфері Трис-
НСl, рН 7,4, який містив 80 мкг/мл інгібітора
протеаз – фенілметилсульфонілфториду і 0,5%
дезоксихолату натрію. Кожний зразок зроблено з
2-х личинок 8-10 віків, або з 14-16 личинок 3-5
віків. Гомогенат центрифугували при 3000 об/хв
(1800 g) протягом 5 хв. Верхній ліпідний шар
усували за допомогою водоструминного насосу.
Водний розчин адреналіну готували ex tempora в
концентрації 30 мг/мл: 50 мкл розчину адреналіну
вносили в 2,5 мл 0,2 М карбонатного буферу,
рН 10,1, який містив 200 мкл освітленого гомоге-
нату. Зміну забарвлення реєстрували на спектро-
фотометрі “ЛОМО-46” при довжині хвилі 480 нм.
У контрольну пробу замість гомогенату вносили
еквівалентний обсяг буферу для гомогенізації.
Активність СОД розраховували за формулою:
A=
εк-εо ,
εо×Т×Р
де εк – екстинкція контролю; εо – екстинкція дослі-
ду; Т – час, протягом якого реєстрували посилення
забарвлення (2 хв); Р – вміст білку у пробі, мг.
Результати та обговорення
У чутливих до дії низьких температур неаклі-
мованих личинок 3-5 віків переохолодження
збільшує кількість ДК в 2,6 рази, а кетодієнів – у 2
рази (рис. 1 і 2). Попередня холодова аклімація
призводить до зростання вмісту як ДК, так і кето-
дієнів у личинок 3-5 віків на 66 і 52% відповідно.
Це вказує на те, що навіть помірні низькі темпера-
тури порушують окислювально-відновлювальну
рівновагу. У той же час холодова аклімація здатна
у деякій мірі запобігти подальшому накопиченню
продуктів ПОЛ при наступному переохолодженні,
оскільки кількість ДК у аклімованих личинок 3-5
віків після переохолодження зростає лише в 1,3
рази, до того ж вміст кетодієнів, які є продуктом
наступної стадії окислення ненасичених жирних
кислот, не змінюється. Це дає можливість припус-
тити, що аклімація „вмикає” механізми антиокси-
дантного захисту, які зупиняють ланцюгові реакції
вільно радикального окислення. Тобто навіть на
чутливій до охолодження стадії розвитку, завдяки
холодовій аклімації, діють певні захисні механізми.
Переохолодження не позначається на холодо-
стійких личинках 8-10 віків (рис. 1, 2). Хоча у них
спостерігається тенденція до змін вмісту ДК та
Рис. 1. Вміст дієнових кон’югатів у T. molitor: НА –
неаклімованих; А – аклімованих; – до переохоло-
дження; – після переохолодження; * – статистично
достовірні відмінності у порівнянні з комахами, яких
не переохолоджували, Р<0,05; ** – статистично досто-
вірні відмінності у порівнянні з неаклімованими
комахами, Р<0,05, n=6-12.
Fig. 1. Content of diene conjugates in T. molitor: NA –
non-acclimated; A – acclimated; – prior to overcooling;
– after overcooling; * – statistically significant differ-
ences if compared with non-overcooled insects, P<0.05;
** – statistically significant differences if compared with
non-acclimated insects, P<0.05, n=6-12.
0
5
10
15
20
25
Личинки 3-5 віків
3-5th instar larvae
Личинки 8-10 віків
8-10th instar larvae
НА
NA
A
А
НА
NA
A
А
Вм
іс
т
Д
К,
н
М
/м
г ж
ив
ої
в
аг
и
D
C
c
on
te
nt
, n
M
/m
g
of
ra
w
m
as
s *
**
*
To determine total SOD activity there were applied
the methods based on SOD ability to inhibit the
process of auto-oxidation of adrenalin in acid
environment, resulting in adrenochrome formation [5].
The insects were homogenized in glass homogenizer
with 0.025 M buffer tris-HCl, pH 7.4, comprised 80
мg/ml protease inhibitor, phenyl methyl sulphonyl
fluoride and 0.5% sodium desoxycholate. Each sample
was made of either two 8-10 instar larvae or fourteen-
sixteen 3-5 instar larvae. Homogenate was centrifuged
at 3.000 rot/min (1.800 g) for 5 min. Upper lipid layer
was removed with water-jet pump. Adrenalin aqueous
solution was prepared ex tempora under 30 mg/ml
concentration; 50 мl adrenalin solution was introduced
into 2.5 ml 0.2 M carbonate buffer, pH 10.1, which
comprised 200 мl of enlightened homogenate. Change
of staining was recorded with “LOMO-46” spectro-
photometer at 480 nm wave length. Into control sample
instead of homogenate an equivalent volume of buffer
was introduced for homogenization.
SOD activity was calculated on the formula:
A=
εc-εо ,
εо×Т×Р
where εc – control extinction; εo – extinction under
study; T – time during which the staining strengthening
was recorded (2 min); P – content of protein in a
sample, mg.
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 16, 2006, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 16, 2006, №4
373
кетодієнів, схожа на зміни вмісту цих сполук у
молодших личинок, проте статистично значущих
сплесків інтенсивності ПОЛ не виявлено. Навіть
неаклімовані личинки 8-10 віків зберігають після
переохолодження рівень ПОЛ, що статистично не
відрізняється від контрольного.
У цілому зміни активності СОД внаслідок
переохолодження відбуваються паралельно зі
змінами вмісту проміжних продуктів ПОЛ. У
личинок 3-5 віків спостерігається сплеск актив-
ності СОД після переохолодження (рис. 3). У
неаклімованих личинок активність ферменту
зростає в 5,5, а у аклімованих – тільки в 2,5 рази.
При цьому аклімація призводить до гострого
підвищення активності СОД на 244%. Можна
припустити, що у личинок T. molitor відбувається
регуляція активності СОД за принципом зворот-
ного зв’язку: накопичення продуктів ПОЛ, яке
перевищує нормальний рівень, викликає зріст
активності СОД. Це можна розглядати як позитив-
ний момент пристосування організму до несприят-
ливих умов: організм намагається зберегти
прооксидантно-антиоксидантну рівновагу, але при
зниженні температури ця рівновага переходить на
інший рівень як окислювальних, так і відновлю-
вальних процесів. Хоча підвищений рівень актив-
ності антиоксидантних ферментів часто вважають
Рис. 2. Вміст кетодієнів у T. molitor: НА – неаклімова-
них; А – аклімованих; – до переохолодження; –
після переохолодження; * – статистично достовірні
відмінності у порівнянні з комахами, яких не переохоло-
джували, Р<0,05; ** – статистично достовірні відмінно-
сті у порівнянні з неаклімованими комахами, Р<0,05,
n=6-12.
Fig 2. Content of ketodienes in T. molitor: NA – non-
acclimated; A – acclimated; – prior to overcooling; –
after overcooling; * – statistically significant differences if
compared with non-overcooled insects, P<0.05; ** – sta-
tistically significant differences if compared with non-
acclimated insects, P<0.05, n=6-12.
0
2
4
6
8
10
12
14
Личинки 3-5 віків
3-5th instar larvae
Личинки 8-10 віків
8-10th instar larvae
НА
NA
A
А
НА
NA
A
А
Вм
іс
т
к
ет
од
іє
ні
в,
н
М
/м
г ж
ив
ої
в
аг
и
Ke
to
di
en
e
co
nt
en
t,
nM
/m
g
of
ra
w
m
as
s *
**
Рис. 3. Активність СОД у T. molitor: НА – неаклімо-
ваних; А – аклімованих; – до переохолодження; –
після переохолодження; * – достовірні відмінності у
порів-нянні з личинками, яких не переохолоджували;
** – достовірні відмінності у порівнянні з неаклімо-
ваними личинками; n=8-18.
Fig. 3. SOD activity in T. molitor: NA – non-acclimated;
A – acclimated; – prior to overcooling; – after
overcooling; * – statistically significant differences if com-
pared with non-overcooled insects; ** – statistically sig-
nificant differences if compared with non-acclimated in-
sects, n=8-18.
0
5
10
15
20
25
Личинки 3-5 віків
3-5th instar larvae
Личинки 8-10 віків
8-10th instar larvae
НА
NA
A
А
НА
NA
A
А
Га
ль
му
ва
нн
я
ау
то
ок
ис
ле
нн
я
ад
ре
на
лі
ну
, %
Ad
re
na
lin
e
au
to
-o
xi
da
tio
n
in
hi
bi
tin
g,
%
*
**
*
*
Results and discussion
In sensitive to the effect of low temperatures non-
acclimated 3-5 instar larvae the overcooling enhances
the amount of DC in 2.6 times and twice the one for
ketodienes (Fig. 1 and 2). Preliminary cold acclimation
results in an increase of the content of both DC and
ketodienes in 3-5 instar larvae by 66 and 52%,
correspondingly. It points to the fact that even
moderate low temperatures impair a redox balance.
At the same time cold acclimation is capable in some
extent to prevent further accumulation of LPO
products at following overcooling, because the content
of DC in acclimated 3-5 instar larvae after overcooling
enhances only in 1.3 times meanwhile the one for
ketodienes, which are the next stage of oxidation of
non-saturated fatty acids does not change. This fact
enables the supposing that acclimation “switches-on”
the mechanism of anti-oxidant protection, stopping the
chain-reactions of free radical oxidation. That is,
certain protective mechanisms act even at sensitive to
cooling developmental stage due to cold acclimation.
Overcooling does no affect cold-resistant 8-10
instar larvae (Fig. 1 and 2). Though in them there is
observed a tendency for the alteration of the amount
of DC and ketodienes, which is similar to the change
in the number of these compounds in younger larvae,
however no statistically significant splashes of LPO
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 16, 2006, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 16, 2006, №4
374
однією з ознак окислювального стресу, потрібно
розглядати окислювально-відновлювальний
метаболізм у комплексі. З цієї точки зору відсут-
ність змін у активності антиоксидантних фермен-
тів за умов зростання вмісту продуктів ПОЛ може
свідчити про вичерпані можливості організму
боротися з розвитком окислювального стресу.
У личинок 8-10 віків реакція СОД на переохоло-
дження залежить від попередньої аклімації. У
неаклімованих личинок теж спостерігається підви-
щення активності СОД в 2,7 рази (рис. 3), але аклі-
мовані личинки утримують активність СОД після
переохолодження на попередньому рівні. Слід
зауважити, що сама холодова аклімація не впливає
на значення активності СОД у личинок 8-10 віків.
Тобто пристосована до виживання при низьких
температурах онтогенетична стадія реагує на пере-
охолодження менш різким підвищенням актив-
ності СОД, а при наявності попередньої аклімації
активність СОД після переохолодження взагалі не
змінюється.
Оскільки було показано, що виживаність аклі-
мованих комах при переохолодженні вища, ніж
неаклімованих [1, 6], можна припустити, що
попередня холодова аклімація допомагає зберігати
прооксидантно-антиоксидантну рівновагу, причо-
му захисні механізми, що починають функціо-
нувати при аклімації, діють навіть на тих онтогене-
тичних стадіях, які не мають таких специфічних
адаптацій до холоду, як синтез та накопичення
антифризних білків [13].
Висновки
Отримані дані свідчать про те, що найбільш
холодостійкі личинки 8-10 віків великого борош-
няного хрущака T. molitor здатні зберігати
окислювально-відновлювальний баланс після
переохолодження краще, ніж молодші личинки.
При цьому останні мають досить лабільну та
потужну антиоксидантну систему, яка, враховуючи
значення активності СОД, здатна відповідати на
розвинення окислювального стресу. Попередня
холодова аклімація „вмикає” неспецифічні меха-
нізми біохімічного захисту, до яких можна віднести
утримання цієї рівноваги, навіть на тих онтогене-
тичних стадіях, які позбавлені специфічних
адаптацій до низьких температур.
intensity were found. Even non-acclimated 8-10 instar
larvae preserve the LPO level after overcooling, that
statistically and significantly does not differ from the
control.
In general the changes in SOD activity as a result
of overcooling proceed in parallel with those of the
content of LPO transit products. In 3-5 instar larvae
there is observed the splash of SOD activity after
overcooling (Fig. 3). In non-acclimated larvae the
enzyme activity increases in 5.5 times and only in 2.5
times in acclimated ones. In this case acclimation itself
does not lead to a sharp rise in SOD activity by 244%.
It may be supposed that in T. molitor larvae the
regulation of SOD activity on the principle of reverse
connection occurs: the accumulation of LPO products
exceeding the normal level causes the growth of SOD
activity. It can be considered as a positive moment of
an organism adaptation to unfavourable conditions:
an organism tries to keep pro-oxidant and anti-oxidant
balance, but during temperature reduction this balance
transits to other level of both oxidative and recovering
processes. Even though an increased level of anti-
oxidant enzymes is frequently considered as one of
the signs of oxidative stress a redox metabolism should
be examined in as a complex. From this point of view,
no change in the activity of anti-oxidant enzymes under
increase in LPO product content may testify to
exhausted possibilities of an organism in fighting with
oxidative stress development.
In 8-10 instar larvae the SOD response to
overcooling depends on preliminary acclimation. In
non-acclimated larvae the rise in SOD activity in 2.7
times is also observed (Fig. 3), but acclimated larvae
keep SOD activity after overcooling at a previous
level. It should be noted that cold acclimation itself
does not affect the value of SOD activity in 8-10 instar
larvae. It means, that adapted to surviving under low
temperatures ontogenetic stages responds to over-
cooling with not so sharp increase in SOD activity
and in the presence of preliminary acclimation SOD
activity does not change at all after overcooling.
Since it has been shown [1, 6] that the survival of
acclimated insects during overcooling is higher than
in non-acclimated ones, it may be supposed that
preliminary acclimation is helpful in preserving pro-
oxidant and anti-oxidant balance, moreover protective
mechanisms starting during acclimation are active
even at those ontogenetic stages, having no specific
adaptations to cold, such as synthesis and accu-
mulation of anti-freeze proteins [13].
Conclusions
The obtained date testify to the fact that the most
resistant 8-10 instar larvae of yellow mealworm
T. molitor are capable of better keeping the redox
balance after overcooling than younger larvae. In this
Література
Белоус А.М., Гулевский А.К., Зинченко А.В. и др.
Способность к переохлаждению как критерий холодо-
устойчивости на различных стадиях онтогенеза большого
мучного хрущака Tenebrio molitor // Доп. НАНУ.– 1999.–
№8.– C.145-148.
Колосова Н.Г., Колпаков А.Р., Добронравова А.В. Измене-
ния содержания, структуры и заряда липопротеинов
1.
2.
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 16, 2006, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 16, 2006, №4
375
сыворотки крови крыс при длительном холодовом
воздействии // Биофизика.– 1995.– Т. 40, №2.– С. 422-427.
Костюк В.А. Использование системы гептан-изопропанол
для экстракции первичных продуктов перекисного
окисления липидов // Укр. биохим. журнал.– 1991.– Т. 63,
№1.– С. 98-101.
Лапинский А.Г., Невретдинова З.Г. О роли неспецифи-
ческой модификации липидов мембран эритроцитов при
гибернации у суслика Citellus parriy // Журн. эволюцион-
ной биохимии и физиологии. – 1987. – Т. 23, №6.–
С. 711-716.
Макаревич О.П., Голиков П.П. Активность супер-
оксиддисмутазы крови в острый период различных
заболеваний // Лаб. дело.– 1983.– №6.– С. 24-27.
Реліна Л.І. Вплив низьких температур на фенотипічні
ознаки і білок-синтезуючий апарат холодостійких жуків
Tenebrio molitor на різних стадіях розвитку: Автореф. дис. ...
канд. біол. наук.– Харків, 1999.– 16 с.
Стальная И.Д. Метод определения диеновой конъюгации
ненасыщенных высших жирных кислот // Современные
методы в биохимии. Сб. науч. тр.– М.: Медицина, 1977.–
С. 63-64.
Тыщенко В.П., Амаду Ш. Фотопериодическая реакция
большого мучного хрущака Tenebrio molitor (Coleoptera,
Tenebrionidae) // Зоологический журнал.– 1987.– Т. 66,
Вып. 1.– С. 51-59.
Ушатинская Р.С. Скрытая жизнь и анабиоз.– М.: Наука,
1990.– 180 с.
Яхонтов В. В. Вредители сельскохозяйственных растений
и продуктов Средней Азии и борьба с ними.– Ташкент,
1953.– 663 с.
Bale J.S. Cold hardiness and overwintering of insects // Agr.
Zool. Rev.– 1989. – Vol. 3.– P. 157-192.
Barja de Quiroga G., Lopez-Torrez M., Perez-Campo R. et al.
Effect of cold acclimation on GSH, antioxidant enzymes and
lipid peroxidation in brown adipose tissue // Biochem. J.–
1991.– Vol. 277, Pt. 1.– P. 289-292.
Graham L.A., Walker V.K., Davies P.L. Developmental and
environmental regulation of antifreeze proteins in the
mealworm beetle Tenebrio molitor // Eur. J. Biochem.– 2000.–
Vol. 267, N21.– P. 6452-6458.
Hayashi S., Ishimoto S., Wu G.S. et al. Oxygen free radical
damage in the cornea after excimer laser therapy // Br. J.
Ophthalmol.– 1997.– Vol. 81, N2.– P. 141-144.
Joanisse D.R., Storey K.B. Oxidative stress and antioxidants
in overwintering larvae of cold-hardy goldenrod gall insects //
J. Exp. Biol.– 1996.– Vol. 199, Pt. 7.– Р. 1483-1491.
Johnston S.L., Lee R.E. Regulation of supercooling and
nucleation in a freeze intolerant beetle (Tenebrio molitor) //
Cryobiology.– 1990.– Vol. 27, N5.– P. 562-568.
Recknagel R.O., Ghoshal A.K. Quantitative estimation of
peroxidative degeneration of rat liver microsomal and
mitochondrial lipids after carbon tetrachloride poisoning // Exp.
Mol. Pathol.– 1966.– Vol. 5, N5.– P. 413-426.
Yamamoto Y., Niki E., Eguchi J. et al. Oxidation of biological
membranes and its inhibition. Free radical chain oxidation of
erythrocyte ghost membranes by oxygen // Biochim. Biophys.
Acta.– 1985.– Vol. 819, N1.– P. 29-36.
Надійшла 21.06.2005
case the latter have quite labile powerful antioxidant
system which if taking into account the values of SOD
activity is able to respond the development of oxidative
stress. Primary cold acclimation “switch on” non-
specific mechanisms of biochemical protection, where
the maintaining of this balance even at ontogenetic
states deprived of specific adaptations to low tempe-
ratures may be referred to.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
References
Belous A.M., Gulevsky A.K., Zinchenko A.V. et al. Ability to
overcooling as criterion of cold resistance at various
ontogenesis stages of mealworm Tenebrio molitor // Dop.
NANU.– 1999.– N8.– P. 145-148.
Kolosova N.G., Kolpakov A.R., Dobronravova A.V. Changes
of maintaining, structure and charge of lipoproteins of rat’s
blood serum at long-term cold effect // Biofizika.– 1995.–
Vol. 40, N2.– P. 422-427.
Kostyuk V.A. Use of heptane-isopropanol system for extraction
of primary products of lipid peroxidation // Ukr. Biokhim.
Zhurnal.– 1991.– Vol. 63, N1.– P. 98-101.
Lapinsky A.G., Nevretdinova Z.G. About the role of non-
specific modification of lipids of erythrocyte membranes during
hibernation in ground squirrel Cittelus parriy // Zhur.
Evolyutsionnoy Biokhimii i Fiziologii.– 1987.– Vol. 23, N6.–
P. 711-716.
Makarevich O.P., Golikov P.P. Activity of superoxide dismutase
of blood in acute period of different diseases // Lab. delo.–
1983.– N6.– P. 24-27.
Relina L.I. Effect of low temperatures on phenotypic signs
and protein-synthesizing apparatus of cold-resistant bugs
Tenebrio molitor at different developmental stages: Author
abstract of Cand. Biol. Sci. thesis.– Kharkiv.– 1999.– 16 p.
Stalnaya I.D. Method of determining diene conjugation of non-
saturated higher fatty acids: Contemporary methods in
biochemistry // Coll. of Scient. Papers. – Moscow: Meditsyna,
1977. – P. 63-64.
Tyschenko V.P., Amady Sh. Photoperiodic reaction of yellow
mealworm Tenebrio molitor (Coleoptera, tenebrionidae) // Zool.
Zhurnal. – 1987. – V. 66, issue 1. – P. 51-59.
Ushatinskaya R.S. Hidden life and anabiosis.– Moscow:
Nauka, 1990.– 180 p.
Yakhontov V.V. Agricultural pests of plants and products of
the Middle Asia and fighting against them. Tashkent, 1953.–
663 p.
Bale J.S. Cold hardiness and overwintering of insects // Agr.
Zool. Rev.– 1989. – Vol. 3.– P. 157-192.
Barja de Quiroga G., Lopez-Torrez M., Perez-Campo R. et al.
Effect of cold acclimation on GSH, antioxidant enzymes and
lipid peroxidation in brown adipose tissue // Biochem. J.–
1991.– Vol. 277, Pt. 1.– P. 289-292.
Graham L.A., Walker V.K., Davies P.L. Developmental and
environmental regulation of antifreeze proteins in the
mealworm beetle Tenebrio molitor // Eur. J. Biochem.– 2000.–
Vol. 267, N21.– P. 6452-6458.
Hayashi S., Ishimoto S., Wu G.S. et al. Oxygen free radical
damage in the cornea after excimer laser therapy // Br. J.
Ophthalmol.– 1997.– Vol. 81, N2.– P. 141-144.
Joanisse D.R., Storey K.B. Oxidative stress and antioxidants
in overwintering larvae of cold-hardy goldenrod gall insects //
J. Exp. Biol.– 1996.– Vol. 199, Pt. 7.– Р. 1483-1491.
Johnston S.L., Lee R.E. Regulation of supercooling and
nucleation in a freeze intolerant beetle (Tenebrio molitor) //
Cryobiology.– 1990.– Vol. 27, N5.– P. 562-568.
Recknagel R.O., Ghoshal A.K. Quantitative estimation of
peroxidative degeneration of rat liver microsomal and
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 16, 2006, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 16, 2006, №4
376
mitochondrial lipids after carbon tetrachloride poisoning // Exp.
Mol. Pathol.– 1966.– Vol. 5, N5.– P. 413-426.
Yamamoto Y., Niki E., Eguchi J. et al. Oxidation of biological
membranes and its inhibition. Free radical chain oxidation of
erythrocyte ghost membranes by oxygen // Biochim. Biophys.
Acta.– 1985.– Vol. 819, N1.– P. 29-36.
Accepted in 21.06.2005
18.
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 16, 2006, №4
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 16, 2006, №4
|