Изучали изменение концентрации ионов натрия, калия, кальция и магния в плазме крови у пресноводных рыб при стрессе, вызываемом различными по качеству и количеству стрессорами. Главное внимание уделяли натриемии. Основная часть опытов проводилась на взрослом леще (Аbramis brama L.) Рыбинского водохранилища. Концентрацию катионов в плазме крови определяли на фотометрах “Flapho-4” и “AAS-1”. При слабом стрессе (т.е. действии несильных и непродолжительных стрессоров) разного качества уровень натриемии изменялся в сторону повышения концентрационных градиентов на клеточной мембране (эустресс, или физиологический стресс). При действии сильных и/или продолжительных стрессоров разного качества уровень натриемии изменялся в сторону уменьшения концентрационных градиентов на клеточной мембране (дистресс, или патологичесий стресс). При остром летальном стрессе гипонатриемия была максимальной, при хроническом летальном – минимальной, при подостром летальном стрессе наблюдали промежуточные значения гипонатриемии. При сильном остром обратимом стрессе гипонатриемия могла быть достаточно высокой. Отмечена также гипокалиемия, гипомагниемия и гиперкальциемия под действием несильных непродолжительных нагрузок и гиперкалиемия, гипермагниемия и гипокальциемия – при действии сильных острых стрессоров. Анализ материала по млекопитающим позволяет сделать заключение о сходстве механизмов адаптации у рыб и высших позвоночных. В настоящей работе впервые проведен анализ состояния системы водно-солевого равновесия животных при стрессе с позиции ведущей роли ионных концентрационных градиентов на мембране клеток в энергетике организма. Высказывается мнение о существовании у животных двух разных стратегий адаптации в нормальных и экстремальных условиях (или в зависимости от интенсивности действия стрессора): активной и пассивной, состоящих соответственно в повышении или снижении энергетики организма. Предполагается, что гипонатриемия, сопровождающая многие болезни у людей (главным образом болезни адаптации), является неспецифической реакцией и служит показателем сниженной энергетики организма. Уровень натрия во внутренней среде организма предлагается для диагностики стрессового состояния животных.
Changes in the concentration of sodium, potassium, calcium and magnesium ions in the blood plasma of freshwater fish under stress caused by stressors of different quality and quantity were studied. The main attention was paid to sodium. The main part of the experiments was carried out on adult bream (Аbramis brama L.) from the Rybinsk Reservoir. The concentration of cations in blood plasma was determined on Flapho-4 and AAS-1 photometers. Under mild stress (i.e., the action of mild and short stressors) of different quality, the level of sodium changed in the direction of increasing concentration gradients on the cell membrane (eustress or physiological stress). Under the action of strong and/or prolonged stressors of different quality, the level of sodium changed towards a decrease in concentration gradients on the cell membrane (distress or pathological stress). Hyponatremia was maximal in acute lethal stress, minimal in chronic lethal stress, and intermediate values of hyponatremia were observed in subacute lethal stress. With severe acute reversible stress, hyponatremia could be quite high. Hypokalemia, hypomagnesemia and hypercalcemia under the influence of mild short-term stressors and hyperkalemia, hypermagnesemia and hypocalcemia under the action of strong acute stressors were also showed. An analysis of the material on mammals allows us to conclude that the mechanisms of adaptation in fish and higher vertebrates are similar. In the present work, for the first time, an analysis of the state of the system of water-salt balance in animals under stress was carried out from the standpoint of the leading role of ion concentration gradients on the cell membrane in the energy of the body. An opinion is expressed that animals have two different adaptation strategies under normal and extreme conditions (or depending on the intensity of the stressor): active and passive, consisting, respectively, in increasing or decreasing the energy of the body. It is assumed that hyponatremia, which accompanies many diseases in humans (mainly adaptation diseases), is a nonspecific reaction and serves as an indicator of reduced body energy. The level of sodium in the internal environment of the body is proposed for diagnosing the stress state of animals.
1. Dyomshina O.O., Koloda M.I., Ushakova G.O. Hepato- and hemato-protective properties of α-ketoglutarate under the combined effect of water-immobilization and emotional stress. Regulatory Mechanisms in Biosystems. 2018. Vol. 9. No. 4. P. 508–513. DOI:10.15421/021876.
2. Muraviova D.V., Buniatov M.R., Ushakovа G.A. Calcium-binding protein, S100b, in the blood as a biochemical marker of the neurological state of men in warzones. Regulatory Mechanisms in Biosystems. 2018. Vol. 9. No. 4. P. 529–534. DOI: 10.15421/021879.
3. Akbary P. Consideration of Blood Serum Biochemical Parameters of Yellow Fin Sea Bream (Acantopagrus latus Houttuyn, 1782) and Orange-Spotted Grouper (Epinephelus coioides Hamilton, 1822). Advances in Biological Chemistry. 2014. No. 4. P. 407−413. DOI: 10.4236/abc.2014.46046.
4. Мартемьянов В.И. Оценка острого и хронического стресса у пресноводных рыб по показателям водно-солевого обмена // Успехи современной биологии. 2014. Т. 134. № 6. С. 573−581.
5. Faught E., Aluru N., Vijayan M.M. The Molecular Stress Response. Biology of Stress in Fish: Fish Physiology. 2016. Vol. 35. No. 4. P. 113–166. DOI: 10.1016/B978-0-12-802728-8.00004-7.
6. Rodnick K.J., Planas J.V. The Stress and Stress Mitigation Effects of Exercise: Cardiovascular, Metabolic, and Skeletal Muscle Adjustments. Biology of Stress in Fish: Fish Physiology. 2016. Vol. 35. No. 7. P. 251–294. DOI: 10.1016/B978-0-12-802728-8.00007-2.
7. Takei Y., Hwang P.-P. Homeostatic Responses to Osmotic Stress. Biology of Stress n Fish: Fish Physiology. 2016. Vol. 35. No. 6. P. 207–249. DOI: 10.1016/B978-0-12-802728-8.00006-0.
8. Запруднова Р.А., Мартемьянов В.И. Сезонные изменения концентрации катионов в плазме крови пресноводных рыб // Вопросы ихтиологии. 1988. Т. 28. № 4. С. 671−676.
9. Запруднова Р.А., Гарина Д.В. Уровень натриемии в адаптационных процессах у окуня Perca fluviatilis L. // Научное обозрение. Биологические науки. 2022. № 3.
10. Запруднова Р.А. Оценка состояния волжских популяций леща Abramis brama по ионным показателям // Труды ИБВВ РАН. 2018. № 82 (85). С. 96−116. DOI: 10.24411/0320-3557-2018-10022.
11. Zaprudnova R.A. Change in magnesium concentration in erythrocytes in fish under stress. Regulatory Mechanisms in Biosystems. 2018. Vol. 9. No. 3. P. 391−395. DOI: 10.15421/021858.
12. Schreck C.B., Tort L. The Concept of Stress in Fish. Biology of Stress in Fish. Fish Physiology. 2016. Vol. 35. No. 1. P. 1–34. DOI: 10.1016/B978-0-12-802728-8.00001-1.
13. Purshottam T., Ghosh N.C. Rattissue concentrations of Na+& K+ under varying levels of acute hypoxic exposures. Ind. J. Exp. Biol. 1971. Vol. 9. P. 329–332.
14. Газенко О.Г., Григорьев А.И., Наточин Ю.В. Водно-солевой гомеостаз и невесомость // Космическая биология и авиакосмическая медицина. 1980. № 5. С. 3–10.
15. Григорьев А.И., Ларина И.М., Носков В.Б., Меншуткин В.В., Наточин Ю.В. Влияние непродолжительных и длительных космических полетов на некоторые биохимические и физико-химические параметры крови космонавтов // Авиакосмическая и экологическая медицина. 1996. № 1. С. 4–10.
16. Щекочихин Д.Ю., Козловская Н.Л., Копылов Ф.Ю., Сыркин А.Л. Гипонатриемия как фактор риска кардиоренального синдрома при хронической сердечной недостаточности // Клиническая нефрология. 2013. Т. 9. № 1. С. 37–50.
17. Ali K., Workicho A., Gudina E.K. Hyponatremia in patients hospitalized with heart failure: a condition often overlooked in low-income settings. International Journal of General Medicine. 2016. No. 9. P. 267−273. DOI: 10.2147/IJGM.S110872.
18. Gerbes A.L., Gülberg V., Ginès P., Decaux G., Gross P., Gandjini H., Djian J., VPA Study Group. Therapy of hyponatremia in cirrhosis with a vasopressin receptor antagonist: a randomized double-blind multicenter trial. Gastroenterology. 2003. Vol. 124. No. 4. P. 933−939. DOI: 10.1053/gast.2003.50143.
19. Ginès P., Guevara M. Hyponatremia in cirrhosis: pathogenesis, clinical significance, and management. Hepatology. 2008. Vol. 48. No. 3. P. 1002–1010. DOI: 10.1002/hep.22418.
20. Pérez-García R., Palomares I., Merello J.I., Ramos R., Maduell F., Molina M., Aljama P., Marcelli D, en representación del grupo ORD. Hyponatraemia, mortality and haemodialysis: An unexplained association. Nefrología. 2016. Vol. 36. No.1. P. 42−50. DOI: 10.1016/j.nefro.2015.10.005.
21. Zhang R.S., Wang S., Zhang M., Cui L. Hyponatremia in patients with chronic kidney disease. Hemodialysis International. 2017. Vol. 21. No. 1. P. 3−10. DOI: 10.1111/ hdi.12447.
22. Castillo J.J., Glezerman I.G., Boklage S.H., Chiodo III J., Tidwell B.A., Lamerato L.E., Schulman K.L. The occurrence of hyponatremia and its importance as a prognostic factor in a cross-section of cancer patients. BioMedCentral Cancer. 2016. No. 16. P. 564. DOI: 10.1186/s12885-016-2610-9.
23. Workeneh B.T., Jhaveri K.D., Rondon-Berrios H. Hyponatremia in the cancer patient. Kidney international. 2020. Vol. 98. No. 4. P. 870–882. DOI: 10.1016/j.kint.
24. Liamis G.L., Milionis H.J., Rizos E.C., Siamopoulos K.C., Elisaf M.S. Mechanisms of hyponatraemia in alcohol patients. Alcohol and Alcoholism. 2000. Vol. 35. No. 6. P. 612–616. DOI: 10.1093/alcalc/35.6.612.
25. Wannamethee S.G., Shaper A.G., Lennon L. and al. Mild hyponatremia, hypernatremia and incident cardiovascular disease and mortality in older men: A population-based cohort study. Nutrtion, Metabolism & Cardiovascular Disease. 2016. Vol. 26. No. 1. P. 12–19. DOI: 10.1016/j.numecd.2015.07.008.
26. Leise M.D. & Findlay J.Y. Hyponatremia in the perioperative period: When and how to correct. Clinical Levers Desease. A Multimedia Review Journal. 2017. Vol. 9. No. 5. P. 111−114. DOI: 10.1002/cld.630.
27. Кутина А.В., Кузнецова А.А., Наточин Ю.В. Катионы в сыворотке крови человека. // Успехи физиологических наук. 2005. Т. 36. № 3. P. 3−32.
28. Sahay M. & Sahay R. Hyponatremia: A practical approach. Indianan Journal Endocrinology Metabolism. 2014. Vol. 18. No. 6. P. 760−71. DOI: 10.4103/2230-8210.141320.
29. De Vecchis R., Cantatrione C., Mazzei D. Vasopressin receptor antagonist in patients with chronic heart failure. Herz. 2017. Vol. 42. No. 5. P. 492−497. DOI: 10.1007/s00059-016-4482-9.
30. Виленский Б.С., Наточин Ю.В., Семенова Г.В., Сулима В.В. Снижение летальности при коррекции водно-солевого обмена в системе базисной терапии ишемического инсульта // Журнал неврологии и психиатрии им. C.C. Корсакова. 1998. № 10. С. 38–40.
31. Carcel C., Sato S., Zheng D., Heeley E., Arima H., Yang J., Wu G., Chen G., Zhang S., Delcourt C., Lavados P., Robinson T., Lindley R.I., Wang X., Chalmers J., Anderson C.S. Prognostic Significance of Hyponatremia in Acute Intracerebral Hemorrhage: Pooled Analysis of the Intensive Blood Pressure Reduction in Acute Cerebral Hemorrhage Trial Studies. Critical Care Medicine. 2016. Vol. 44. No. 7. P. 1388–1394. DOI: 10.1097/CCM.0000000000001628.
32. Murphy C.V. Intracerebral Hemorrhage: Please Pass the Salt. Critical Care Medicine. 2016. Vol. 44. No. 7. P. 1443–1444. DOI: 10.1097/CCM.0000000000001758.
33. Ozdemir O. Sodium and Depression: Hypothetical Associations. Klinik Psikofarmakoloji Bülteni-Bulletin of Clinical Psychopharmacologyю. 2013. Vol. 23. No. 1. P. 107−112. DOI: 10.5455/bcp.20121112025839.
34. Tomaschitz A., Pilz S., Ritz E., Meinitzer A. Plasma aldosterone levels are associated with increased cardiovascular mortality: The Ludwigshafen Risk and Cardiovascular Health (LURIC) studyEuropean. Heart Journal. 2010. Vol. 31. No. 10. P. 1237-1247. DOI: 10.1093/eurheartj/ehq019.