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中华蟾蜍糖原含量的季节变化

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中华蟾蜍糖原含量的季节变化中华蟾蜍糖原含量的季节变化 中华蟾蜍糖原含量的季节变化 动物53(6):1048—1053,2007 ActaZoologicaSinica 中华蟾蜍糖原含量的季节变化* 冯照军h季丽萍施雯夏小明 1.徐州师范大学生命科学学院,徐州221116 2.徐州师范大学体育学院,徐州221116 摘要于2005年11月至2006年1O月,用硫酸一蒽酮比色法和比重法测定了中华蟾蜍各月份的肝糖原和肌糖 原含量及肝比重.结果显示:冬眠期间(11月至次年的2月),糖原含量逐月下降;2月份时出现临时回升,然 后继续下降;4月份...
中华蟾蜍糖原含量的季节变化
中华蟾蜍糖原含量的季节变化 中华蟾蜍糖原含量的季节变化 动物53(6):1048—1053,2007 ActaZoologicaSinica 中华蟾蜍糖原含量的季节变化* 冯照军h季丽萍施雯夏小明 1.徐州师范大学生命科学学院,徐州221116 2.徐州师范大学体育学院,徐州221116 摘要于2005年11月至2006年1O月,用硫酸一蒽酮比色法和比重法测定了中华蟾蜍各月份的肝糖原和肌糖 原含量及肝比重.结果显示:冬眠期间(11月至次年的2月),糖原含量逐月下降;2月份时出现临时回升,然 后继续下降;4月份时肝糖原含量最低;5月份起,肝糖原含量逐渐上升;5月份时肌糖原含量为最低;6月份 起,肌糖原含量逐渐上升.虽然在7—8月间出现过下降,两种糖原的含量在1O月份时达到一年中的最高值.这 些结果表明,蟾蜍糖原含量在一年中呈现显着的季节性波动.越冬前所储备糖原的一部分可能用于越冬期间维 持高水平的血糖,一部分用于基础代谢.2月份时糖原含量的临时上升,可能是血液中作为防冻保护剂的葡萄糖 运回肝脏和肌肉中再合成糖原的结果.7—8月间糖原含量降低可能与蟾蜍夏蛰有关.雌性5月至1O月期间的肝 糖原总体水平显着低于雄性,可能与依赖可得到葡萄糖的卵母细胞中的糖原合成有关.糖原含量的季节变化与 蟾蜍的生活状态(越冬,繁殖等)有关,并与血糖含量有联动关系[动物53(6):1048—1053,2007]. 关键词中华蟾蜍肝糖原肌糖原肝比重季节变化 SeasonalchangesoftheglycogencontentinBufogargarizans FENGZhao—Jun,JILi—Ping2,SHIWen,XIAXiao—Ming 1.SchoolofLifeScience,XuzhouNormalUniversity,Jiangsu221116,China 2.SchoolofPhysicalEducation,XuzhouNormalUniversity,Jiangsu221116,China Abstract1'heliverglycogencontent,muscleglycogencontentandthespecificgravityofliverofBgargarizanswas determinedmonthlyforonemonthfromNovember2005toOctober2006.1'heresultsshowedthatglycogencontentdecreased monthbymonthduringhibernation(fromNovembertoFebruary),rogeagaininFebruary,andthendeclined.Liverglycogen contentwasminimalinApril,andthengraduallyincreasedfromMayonwards.MuscleglycogencontentWaSlowestinMay,and thengraduallyincreasedbeginninginJune.InOctober,bethliverglycogencontentandmuscleglycogencontentreachedpeak levelsthoughtheyfellfromJulytoAugust.Theseresultsindicatethatglycogencontentexhibitssignificantseasonalfluctuations. Duringhibernation,thestoredglycogenmayassistinmaintaininghighlevelofbloodsugar,aswellaBbasalmetabolism. DecreasesinglycogenduringJulyandAugustmaycorrespondtothesummerdormantperiodofthetoad.Totallevelsofliver glycogenarelowerinfemalesthaninmalesbetweenthemonthsofMayandOctober.1'hismaybeconnectedIoglycogensynthesis intheoocytesoffemaletoads,SeasonalchangesinglycogencontentinB.gargarizanscorrelatewithitsphysiologicalcondition (overwintering,breeding,etc)andarelinkedtobloodsugarcontent[ActaZoologicaSinica53(6):1048—1053,2007]. Keywordsgargarizans,Liverglycogen,Muscleglycogen,Specificgravityofliver,Seasonalchange 对两栖动物体内一些糖类能源物质(血糖,肝 糖原,肌糖原等)贮存和动用的季节变化研究 (Smith,1950;Mizell,1965;王培潮等,1985;董 永文等.1986;ScapinandDiGiuseppe.1994;嵇庆 等,1995;Kingeta1.,1995;米志平等,2000; JenkinsandSwanson,2005)和对冷冻或与解冻条件 下两栖动物血液内防冻保护物质(血糖,甘油等) 的合成及动用情况的研究(StoreyandStorey,1984, 1986;CostanzoandLee,1993;Costanzoeta1., 1993;Swansoneta1..1996;Layne,1999;Steineret 2007.03收稿,2007—09—17接受 *徐州师范大学自然科学基金资助 (No.05PYL05)[ThisresearchwagfundedbyNaturalScienceFoundationofXuzhouNorma lUniversity (No.05PYL05)] **通讯作者(Correspondingauthor).E—mail:xsdfzj@sina.corn ◎2007动物ActaZoologicaSinica 6期冯照军等:中华蟾蜍糖原含量的季节变化 a1.,2000;Edwardseta1.,2000,2004;Irwinet a1.,2003;JenkinsandSwanson,2005)表明,糖类 物质含量与这类变温动物的越冬,繁殖等重要生命 活动有一定关系.但未见有关两栖动物在各季节 (尤其是越冬期和繁殖期)中体内糖原含量与血糖 含量变动具有怎样的关联性,以及这一关联性有何 生理生态学意义的讨论,这就是本研究欲探讨的主 要问.在早期对中华蟾蜍(8ufogargarizans)血 糖的季节变化(王培潮等,1985),冬眠前后肝系 数的变化(邹寿昌,1985),冬眠前后血糖及肝糖 原的变化(嵇庆等,1995)及冬眠前后肝细胞中糖 原颗粒变化(米志平等,2000)等相关研究的基础 上,本实验测定中华蟾蜍各月份中肝糖原含量,肌 糖原含量和肝比重值,旨在从全年的角度揭示糖原 在中华蟾蜍体内贮存和动用的规律,探讨糖原含量 与血糖含量变动的关联性及其生理生态学意义. 1材料与方法 依据中华蟾蜍的生态特点(邹寿昌,1985), 于2005年11月至2006年10月期间的每个月中旬 从徐州市铜山县棠张镇自然水体或陆地上中捕获蟾 蜍成体(雌性体重53.9g?26.0g,雄性体重45.5 g?15.1g). 1.1糖原测定 分别取适量肝组织及腓肠肌组织各约50mg, 采用硫酸一蒽酮(购自南京建成生物研究所试 剂盒)法测定组织中糖原含量(单位为:Hlg糖原/ g组织).除个别月份中蟾蜍的数量稍多或偏少外, 其余各月雌雄蟾蜍的数量均各为10只. 1.2肝比重测定 参照王义权(1992)肝比重测定方法.各月雌 雄蟾蜍的数量均各为10只. 1.3数据统计分析 用SPSSv12.0软件包对所有数据进行处理.在 检验方差齐性的基础上,经以Pearson's方法进行相 关分析,动物体重与对应的肝糖原含量之相关性 (r=0.1699,=239,t=2.665,P=0.008)和与 对应的肌糖原含量之相关性(r=0.1824,= 240.t:2.874.P=0.0O4)均显着,故以体重为 协变量,对同性别各月份间肝糖原,肌糖原进行单 因素协方差分析(ANCOVA);以性别和月份对两 性各月份间肝糖原,肌糖原进行双因素协方差分 析;对肝比重进行单因素和双因素方差分析 (ANOVA);Duncan'S多重比较.描述性统计值用 平均值?标准误表示(Mean?SE),P<0.05(双 尾检验)为差异显着. 2结果 2.1中华蟾蜍肝糖原含量的季节变化 单因素协方差分析结果表明,中华蟾蜍肝糖原 含量周年(图1)变化显着(旱F.叽=16.376, P<0.001,Fl08=31.035,P<0.001).11月至 次年4月,肝糖原含量总体呈下降趋势.其中,2 月份时出现回升,雌性显着,雄性不显着,之后继 续下降.两性肝糖原含量均在4月份降至全年最低 值.4月至10月,肝糖原含量总体呈上升趋势. 其中,4月至5月和5月至6月上升显着;7月至8 月时显着回落;8月至9月和9月至10月上升显 着;10月份时达到全年最高值(约为4月份时的 25.6倍).将10月份肝糖原含量按各自肝重转换为 肝糖原总量后与相应个体的体重进行相关性分析发 现,体重(雌性除去卵重后)与肝糖原总量呈接近 显着水平的正相关性(r=0.409,=18,t= 1.902,P=0.073).两性肝糖原年平均值分别为 45.980(旱)和54.985(),双因素协方差分析 结果表明,雌性周年肝糖原值的总体水平极显着低 于雄性(F,=13.009,P<0.001),月间差异也 极显着(F?27=42.957,P<0.001). 2.2中华蟾蜍肌糖原含量的季节变化 单因素协方差分析结果表明,中华蟾蜍肌糖原 含量周年(图2)变化显着(旱F.?=24.518, P<0.001,Fll-1I1=33.262,P<0.001).11月 至次年5月,肌糖原含量总体呈下降趋势.其中, 2月份时也出现回升,雌性显着,雄性不显着,之 后继续下降.两性肌糖原含量均在5月份降至全年 最低值.5月至l0月,肌糖原含量总体呈上升趋 势.其中,5月至6月上升显着;7月至8月时显 着回落;8月至9月和9月至10月上升显着,10 月份时达到全年最高值(约为5月份时的44.1 倍).两性肌糖原年平均值分别为4.317(旱)和 4.357(),双因素协方差分析结果表明,雌性周 年肌糖原值的总体水平虽低于雄性,但不显着 (F.=1.130,P=0.289);月间差异极显着 (F228=55.724,P<0.001)o 肌糖原含量约为肝糖原含量的10%.相关分析 结果表明,肌糖原含量与肝糖原含量呈显着正相关 (r=0.7607,:236,t:18.0796,P<0.001). l050动物53卷 删 加 鞭 皇 l60 140 l20 l00 20 0 23456789l011 月份(Month) 图1中华蟾蜍肝糖原含量的季节变化和多重比较结果(Duncan's) 不同的字母代表差异显着. Fig?1SeasonalchangesofliverglycogencontentofBufogargarlzansandresultsofmultiplec omparisons (Duncan's) Differentlettersindicatesignificantdifferencesamongmonths(P<0.05). 删 加 鞭 基 14 8 6 4 2 0 23456789l0l1 月份(Month) 图2中华蟾蜍肌糖原含量的季节变化和多重比较结果(Duncan's) 不同的字母代表差异显着. Fig.2SeasonalchangesofmuscleglycogencontentofBufogargarizansandresultsofmultipl ecomparisons lDuncan's) Differentlettersindicatesignificantdifferencesamongmonths(P<0.05). 一暑,?g一一c00cu?8?Al1)一?/宕g一一u0.cu?0.?uI.?I1一 6期冯照军等:中华蟾蜍糖原含量的季节变化 1.17 l23456 月份(Month) 图3中华蟾蜍肝比重的季节变化和多重比较结果(Duncan's) 不同的字母代表差异显着 Fig.3SeasonalchangesofthespecificgravityofliverofBufogargarizansandresultsofmultip lecomplu'ison$ (Duncan'S) Differentlettersindicatesignificantdifferencesamongmonths(P<0.05). 2.3中华蟾蜍各月份肝比重的变化 单因素方差分析结果表明,中华蟾蜍肝比重周 年(图3)变化显着(旱Fl1..?=16.763,P< 0.001,Fl08=18.512,P<0.001).11月至次 年4月,肝比重总体呈下降趋势.其中,2月份时 出现回升,但不显着,之后继续下降.两性肝比重 均在3,4月份时降到全年最低值.4月至10月, 肝比重总体呈上升趋势.其中,4月至5月上升显 着;7月至8月时回落,但不显着;8月至10月上 升显着,10月份时达到全年最高值.两性肝比重 的年平均值分别为1.1304(旱)和1.1344(), 双因素方差分析结果表明,雌性周年肝比重值的总 体水平极显着低于雄性(F.=6.853,P= 0.O09),月间差异也极显着(F.=33.793,P< 0.001). 3讨论 3.1肝糖原的季节变化 本地中华蟾蜍出蛰(2月底)后不久即进入繁 殖期(3月份),同期的环境几乎没有食物提供, 蟾蜍在饥饿状况下繁殖,肝糖原含量继续下降似成 必然.繁殖后,体力消耗极大的蟾蜍摄入十分有限 的食物,可能只够用于适当恢复体力,4月份时的 肝糖原含量持续下降是可以理解的.随着环境温度 逐渐升高,蟾蜍摄食量随环境中食物的增多而加 大,肝糖原得到积累,其含量逐渐上升.10月份 时,肝糖原含量达到年度最高值,为冬眠做好了能 量储备.7,8月间,肝糖原含量不升反降的原因, 可能是盛夏高温下的蟾蜍进食减少(夏蛰),能量 支出大于摄入所致.蟾蜍繁殖后到冬眠前这段时间 的血糖处于较低水平(王培潮等,1985),与本研 究中同期的肝脏中大量糖原合成相关;而8月份的 血糖值处于相对更低水平(王培潮等,1985)和本 研究中同期的糖原积累量减少,似与蟾蜍夏蛰行为 相对应.三锯拟蝗蛙(Pseudacristriseriata)的情况 (JenkinsandSwanson,2005)与中华蟾蜍相似.该 蛙秋季(11月)时肝糖原含量最高,夏季(7月) 时的含量较低,与春季(4月)相比,下降虽不显 着,但已接近显着水平(P=0.061).三锯拟蝗蛙 肝糖原积累最多的11月份时,体重与肝糖原水平 呈现显着的正相关.虽然中华蟾蜍体重与肝糖原水 平未呈现显着正相关性,但10月份时已接近达到 显着水平(P=0.073).雌性5月至10月期间的肝 糖原总体水平显着低于雄性,是否是来自食物的一 :2MBu?盯 i{l ^矗^ll一蠢J暑olJlouds一 恻丑越『 动物 部分葡萄糖用于卵母细胞中糖原合成,有待进一步 的实验证实.已有学者(Prelleraetal,2007)在末 蟾(Caudiverberacaudiverbera)卵母细胞中发现糖原 这一合成途径. 3.2肝糖原与血糖的关系 两栖动物冷冻期间维持着的高水平血糖被认为 是"防冻保护剂"(StoreyandStorev,1984,1986; Costanzoeta1.,1993;Kingeta1.,1995;Irwinand Lee,2003;JenkinsandSwanson,2005).一些蛙类 冷冻期间血糖水平上升同时,伴随有肝糖原含量下 降(Steinereta1.,2000;Edwardseta1.,2004; Voituroneta1.,2005;JenkinsandSwanson,2005), 提示血糖与肝糖原之间可能可相互转化.因此,冬 眠前储备的肝糖原作用之一是维持冬眠期高血糖. 两栖动物冬眠期间总要维持一定水平的代谢消耗, 故肝糖原的另一个作用则是其所分解的一部分葡萄 糖随血液循环提供给各细胞,维持动物冬眠期的基 础代谢,这应是肝糖原含量随着冬眠时间而下降的 原因.中华蟾蜍冬眠前的血糖水平较高,并随着冬 眠时间而下降,但仍较平时高得多(王培潮等, 1985),这一特征符合上述分析. 动物冬眠过程中没有营养摄入,只能依靠消耗 之前储备的能源类物质.就糖类而言,肝糖原水平 应该逐渐下降.而中华蟾蜍冬眠后期(2月份)时 的肝糖原水平出现一个临时而显着的回升,可能是 由于随着环境温度的逐渐上升,在冬眠即将结束的 时候,动物需要"清除"防冻保护剂(Russelland Storey,1995).这些保护剂不是废物,可以再利 用.因此,血液中的一部分葡萄糖运回肝脏重新合 成糖原,这可能就是2月份时肝糖原回升,血糖下 降的原因.3月份是本地中华蟾蜍的繁殖期,为满 足繁殖的需要,刚合成的肝糖原再次分解,血糖随 之回升.繁殖季节中的一些两栖动物的血糖有短暂 升高现象(Smith,1950;Mizell,1965;王培潮等, 1985;嵇庆等,1995)可能是由于性活动而引起内 分泌激素对血糖水平的调节作用,促进肝糖原分 解,使血糖升高(王培潮等,1985);也可能是皮 质醇激素含量升高,促进肝内糖异生活动的结果 (嵇庆等,1995).本实验结果初步证实了王培潮等 (1985)的推测. 3.3肌糖原的季节变化 虽然肌糖原含量水平远低于肝糖原,但其变动 规律与肝糖原相近.从血液里"清除"出的葡萄糖 中的一部分进入肌肉组织中合成糖原,初步解释了 2月份时肌糖原含量回升的原因.由于缺乏一些关 键酶,肌肉中的葡萄糖.6.磷酸不能转化为葡萄糖 运回血液,肌肉中也不发生糖异生反应(张楚富, 2003).因此,中华蟾蜍3月份时的血糖回升与肌 糖原含量下降没有直接关系.由于肝内糖异生的碳 骨架——丙酮酸最终来自肌糖原(张楚富,2003), 故3月份时的血糖回升与肌糖原含量下降间接相 关.此期间肌糖原分解产生的葡萄糖一6一磷酸直 接进入糖酵解途径进一步分解和供能,提供围绕繁 殖的肌肉活动需要(求偶,抱对).另外,肌糖原 含量的全年最低点在5月份,这可能是出蛰后至5 月份这段时间里中华蟾蜍捕食有限,少量的摄食优 先恢复肝糖原的结果.三锯拟蝗蛙春,夏,秋三季 时的肌糖原含量差异均不显着(Jenkinsand Swanson,2005),中华蟾蜍秋季时的肌糖原含量则 远高于春季和夏季.虽然两种糖原相对消耗率接近 (3.9%12.3%),但从绝对消耗量上看,越冬期间 及繁殖后的一段时期里,中华蟾蜍消耗的肝糖原量 远大于肌糖原,说明肝糖原积累是否充足对中华蟾 蜍冬眠存活更重要. 3.4肝比重的季节变化 糖原含量的变化能在一定程度上反映动物的营 养状况.虽然中华蟾蜍各月份肝比重的变化趋势与 肝糖原变化趋势表现出良好的一致性,但差异检验 的灵敏度稍低一些.肝比重的升降能较好地反映肝 糖原含量多少,肝比重似可以作为衡量蟾蜍营养状 况的指标之一. 参考文献(References) CostanzoJP,LeeREJr,1993.Cryoproteetantproductioncapacityofthe freeze.tolerantwoodfrogRanasylvatica.Can.J.Zoo1.7l:7l一75. 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