The Influence of Nutritional Spectra on the Fatty Acid Composition of Muscle Tissue and on Omega-3 PUFA Content in the Brain, Muscle and Adipose Tissues of Fish of the Genus Thymallus.

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In human nutrition, fish is a primary source of physiologically valuable polyunsaturated fatty acids (PUFAs) of the omega-3 family: eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA). The content of these PUFAs in the biomass of different fish species varies significantly. Differences in the content of EPA and DHA at the higher taxonomic levels (order, family) are associated with phylogenetic factors, while intraspecific variations are linked to the spectrum of diet. However, the impact of these factors on PUFA content in lower taxonomic ranks (genus) remains understudied. This study focused on three species of grayling from nine water bodies. Thymallus baicalensis was collected from the Yenisei, Angara, Mana, Bazaikha, Gladkaya Kacha, Krutaya Kacha, and Tamasul rivers; T. thymallus from the Sylva River, and T. arcticus from Lake Sobachye. Fish diets were determined based on the fatty acid composition of their adipose tissue and stomach contents. The research revealed that the diet had a more significant influence on the fatty acid composition of grayling muscle tissue than the taxonomic position of the fish. The absolute content of physiologically valuable EPA and DHA in muscle tissue depended on the diet, ranging from 2.3 mg/g wet weight in fish with a high proportion of allochthonous organic matter in their diet to 6.5 mg/g wet weight in fish whose diet consisted exclusively of autochthonous organic sources. The impact of fish diet on the EPA and DHA content in the brain tissue was negligible. Among the studied tissues, adipose tissue was the leader in EPA+DHA content (35.8–120.3 mg/g wet weight), surpassing the content of these PUFAs in muscle tissue by 15–31 times. Thus, the nutritional value of grayling for human consumption, assessed based on the EPA and DHA content, varied threefold.

About the authors

Y. O. Mashonskaya

Siberian Federal University

Email: yulama5@mail.ru
Krasnoyarsk, Russia

I. V. Zuev

Siberian Federal University

Krasnoyarsk, Russia

P. Y. Andrushchenko

Siberian Federal University; Institute of Biophysics of Federal Research Center “Krasnoyarsk Science Center” of Siberian Branch of Russian Academy of Sciences

Krasnoyarsk, Russia; Akademgorodok, Krasnoyarsk, Russia

L. A. Glushchenko

Siberian Federal University

Krasnoyarsk, Russia

P. B. Mikheev

Perm State University; Khabarovsk branch of the Federal State Budget Scientific Institution “Russian Federal Research Institute of Fisheries and oceanography”

Perm, Russia; Khabarovsk, Russia

O. N. Makhutova

National Scientific Center for Marine Biology named after. A.V. Zhirmunsky (NSCMB) Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

Vladivostok, Russia

References

  1. Андрианова А.В. 2018. Структурная организация донной фауны в бассейне Енисея (верхнее и среднее течение) // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. № 7. С. 140. https://doi.org/10.17513/mjpfi.12343
  2. Андрианова А.В. 2021. Оценка экологического состояния рек бассейна Енисея по организмам зообентоса // Енисейская Арктика. Красноярск: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева”. С. 82.
  3. Андрианова А.В. 2023. Донная фауна и оценка экологического состояния нижнего участка р. Ангары // Изв. Иркутск. гос. ун-та. Серия: Биология. Экология. Т. 43. С. 39. https://doi.org/10.26516/2073-3372.2023.43.39
  4. Гладышев М.И. 2012. Незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты и их пищевые источники для человека // Журн. Сиб. фед. ун-та. Серия: Биология. Т. 5. № 4. С. 352. https://doi.org/10.17516/1997-1389-0128
  5. Заделенов В.А., Дубовская О.П., Бажина Л.В. и др. 2017. Новые сведения о биоте некоторых озер западной части плато Путорана // Журн. Сиб. фед. ун-та. Серия: Биология. Т. 10. № 1. С. 87.
  6. Зуев И.В., Семенова Е.М., Шулепина С.П. и др. 2011. Питание хариуса Tymallus sp. в среднем течении р. Енисей // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Биология. Т. 4. № 3. С. 281.
  7. Махутова О.Н., Гладышев М.И. 2020. Незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты в физиологии и метаболизме рыб и человека: значение, потребности, источники // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. Т. 106. № 5. С. 601. https://doi.org/10.31857/S0869813920050040
  8. Паньков Н.Н. 2004. Структурные и функциональные характеристики зообентоценозов р. Сылвы (бассейн Камы). Пермь: Изд-во Пермск. ун-та. С. 162.
  9. Паньков Н.Н. 2008. Зоофитос среднего течения реки Сылва // Вестн. Пермск. ун-та. Серия: Биология. № 9(25). С. 37.
  10. Ahlgren G., Carlstein M., Gustafsson I.-B. 1999. Effects of natural and commercial diets on the fatty acid content of European grayling // J. Fish Biol. V. 55. P. 1142. https://doi.org/10.1111/j.1095-8649.1999.tb02065.x
  11. Avramoviс M., Turek J., Tomčala A. et al. 2024. Assessing the acclimatisation to the wild of stocked European graylings Thymallus thymallus by monitoring lipid dynamics and food consumption // Knowl. Manage. Aquat. Ecosyst. V. 425. № 10. P. 11. https://doi.org/10.1051/kmae/2024008
  12. Christie W.W., Han X. 2010. Lipid analysis: isolation, separation, identification and lipidomic analysis. Oily Press Lipid Library Series. Elsevier. P. 448.
  13. Colombo S.M., Budge S.M., Hall J.R. et al. 2023. Atlantic salmon adapt to low dietary n-3 PUFA and warmer water temperatures by increasing feed intake and expression of n-3 biosynthesis-related transcripts // Fish Physiol. and Biochem. V. 49. Р. 39. https://doi.org/10.1007/s10695-022-01157-2
  14. Dvoretsky A.G., Dvoretsky V.G., Bichkaeva F.A. et al. 2022. Fatty acid content of four salmonid fish consumed by indigenous peoples from the Yamal-Nenets autonomous okrug (Northwestern Siberia, Russia) // Animals. V. 12. № 13. https://doi.org/10.3390/ani12131643
  15. Fontaneto D., Tommaseo-Ponzetta M., Gall C. et al. 2011. Differences in fatty acid composition between aquatic and terrestrial insects used as food in human nutrition // Ecology of Food and Nutrition. V. 50. № 4. P. 351. https://doi.org/10.1080/03670244.2011.586316
  16. Gladyshev M.I., Makhrov A.A., Baydarov I.V. et al. 2022. Fatty Acid Composition and Contents of Fish of Genus Salvelinus from Natural Ecosystems and Aquaculture // Biomolecules. V. 12. № 1. P. 144. https://doi.org/10.3390/biom12010144
  17. Gladyshev M.I., Sushchik N.N., Glushchenko L.A. et al. 2017. Fatty Acid Composition of Fish Species with Different Feeding Habits from an Arctic Lake // Doklady Biochemistry and Biophysics. V. 474. P. 220. https://doi.org/10.1134/S1607672917030164
  18. Gladyshev M.I., Sushchik N.N., Kravchuk E.S. et al. 2005. Seasonal Changes in the Standing Stock of Essential Polyunsaturated Fatty Acids in the Biomass of Phyto- and Zoobenthos on a Littoral Station of the Yenisei River // Doklady Biochemistry and Biophysics. V. 403. P. 267. https://doi.org/10.1007/s10630-005-0107-9
  19. Gladyshev M.I., Sushchik N.N., Makhutova O.N. 2013. Production of EPA and DHA in aquatic ecosystems and their transfer to the land // Prostaglandins & Other Lipid Mediators. V. 107. P. 117. https://doi.org/10.1016/j.prostaglandins.2013.03.002
  20. Gladyshev M.I., Sushchik N.N., Tolomeev A.P., Dgebuadze Y.Y. 2018. Meta-analysis of factors associated with omega-3 fatty acid contents of wild fish // Rev. Fish Biol. and Fish. V. 28. P. 277. https://doi.org/10.1007/s11160-017-9511-0
  21. Grive A., Lau D.C.P. 2018. Do autochthonous resources enhance trophic transfer of allochthonous organic matter to aquatic consumers, or vice versa? // Ecosphere. V. 9. № 6. https://doi.org/10.1002/ecs2.2307
  22. Grunicke F., Wagner A., von Elert E. et al. 2023. Riparian detritus vs. stream detritus: food quality determines fitness of juveniles of the highly endangered freshwater pearl mussels (Margaritifera margaritifera) // Hydrobiologia. V. 850. P. 729. https://doi.org/10.1007/s10750-022-05120-3
  23. Hielscher N.N., Malzahn A.M., Diekmann R., Aberle N. 2015. Trophic niche partitioning of littoral fish species from the rocky intertidal of Helgoland // Helgoland Marine Research. V. 69. P. 385. https://doi.org/10.1007/s10152-015-0444-5
  24. Hixson S.M., Sharma B., Kain M.J. et al. 2015. Production, distribution, and abundance of long-chain omega-3 polyunsaturated fatty acids: a fundamental dichotomy between freshwater and terrestrial ecosystems // Environ. Rev. V. 23. Is. 4. P. 414. https://doi.org/10.1139/er-2015-0029
  25. Infante J.P., Kirwan R.C., Brenna J.T. 2001. High levels of docosahexaenoic acid (22:6n-3) – containing phospholipids in high-frequency contraction muscles of hummingbirds and rattlesnakes // Comp. Biochem. and Physiol. Part B: Biochem. and Mol. Biol. V. 130. Is. 3. P. 291. https://doi.org/10.1016/s1096-4959(01)00443-2
  26. Iverson S.J. 2009. Tracing aquatic food webs using fatty acids: from qualitative indicators to quantitative determination // Lipids in Aquatic Ecosystems. N.Y.: Springer. https://doi.org/10.1007/978-0-387-89366-2_12
  27. Kidd P.M. 2007. Omega-3 DHA and EPA for cognition, behavior, and mood: clinical findings and structural-functional synergies with cell membrane phospholipids // Altern. Med. Rev. V. 12. № 3. P. 207.
  28. Lands W.E. 2009. Human life: Caught in the food web // Lipids in Aquatic Ecosystems. N.Y.: Springer. https://doi.org/10.1007/978-0-387-89366-2_14
  29. Lau D.C.P., Vrede T., Pickova J., Goedkoop W. 2012. Fatty acid composition of consumers in boreal lakes-variation across species, space and time // Freshwater Biol. V. 57. № 1. P. 24. https://doi.org/10.1111/j.1365-2427.2011.02690.x
  30. Levin B., Simonov E., Franchini P. et al. 2021. Rapid adaptive radiation in a hillstream cyprinid fish in the East African White Nile River basin // Mol. Ecol. V. 30. № 21. P. 5530. https://doi.org/10.1111/mec.16130
  31. Makhutova O.N., Shulepina S.P., Sharapova T.A. et al. 2016. Content of polyunsaturated fatty acids essential for fish nutrition in zoobenthos species // Freshwater Sci. V. 35. № 4. P. 1222. https://doi.org/10.1086/688760
  32. Makhutova O.N., Shulepina S.P., Sharapova T.A. et al. 2018. Intraspecies variability of fatty acid content and composition of a cosmopolitan benthic invertebrate, Gammarus lacustris // Inland Waters. V. 8. № 3. P. 356. https://doi.org/10.1080/20442041.2018.1487157
  33. Makhutova O.N., Stoyanov K.N. 2021. Fatty acid content and composition in tissues of Baikal grayling (Thymallus baicalensis), with a special focus on DHA synthesis // Aquacul. Int. V. 29. P. 2415. https://doi.org/10.1007/s10499-021-00755-w
  34. Makhutova O.N., Sushchik N.N., Gladyshev M.I. 2022. Fatty acid-markers as food web tracers in inland waters // Encyclopedia of Inland Waters. Publisher: Elsevier. V. 4. P. 713. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819166-8.00094-3
  35. Monroig Ó., Shu-Chien A.C., Kabeya N., Castro L.F.C. 2022. Desaturases and elongases involved in long-chain polyunsaturated fatty acid biosynthesis in aquatic animals: From genes to functions // Progress in Lipid Research. V. 86. https://doi.org/10.1016/j.plipres.2022.101157
  36. Petrov K.A., Dudareva L.V., Nokhsorov V.V. et al. 2020. Fatty acid content and composition of the yakutian horses and their main food source: living in extreme winter conditions // Biomolecules. V. 10. № 2. 315. https://doi.org/10.3390/biom10020315
  37. Rahimnejad S., Dabrowski K., Izquierdo M. et al. 2021. Effects of dietary protein and lipid levels on growth, body composition, blood biochemistry, antioxidant capacity and ammonia excretion of European Grayling (Thymallus thymallus) // Frontiers Mar. Sci. V. 8. https://doi.org/10.3389/fmars.2021.715636
  38. Renaville B., Tulli F., Bruno M. et al. 2013. Fatty acid desaturase 2 (FADS2) insertion/deletion polymorphism impact on muscle fatty acid profile in European grayling (Thymallus thymallus) // British J. Nutrition. V. 110. P. 1559. https://doi.org/10.1017/S0007114513001049
  39. Saç G. 2023. Diet and feeding ecology of the invasive Gambusia holbrooki (Teleostei: Poeciliidae) in lotic and lentic habitats (Northwestern Part of Turkey) // Inland Water Biol. V. 16. P. 330. https://doi.org/10.1134/S1995082923020086
  40. Sushchik N.N., Makhutova O.N., Rudchenko A.E. et al. 2020. Comparison of fatty acid contents in major lipid classes of seven salmonid species from Siberian Arctic lakes // Biomolecules. V. 10. Is. 3. P. 419. https://doi.org/10.3390/biom10030419
  41. Torres-Ruiz M., Wehr J.D. 2010. Changes in the nutritional quality of decaying leaf litter in a stream based on fatty acid content // Hydrobiologia. V. 651. P. 265. https://doi.org/10.1007/s10750-010-0305-9
  42. Vasconi M., Caprino F., Bellagamba F. et al. 2015. Fatty Acid Composition of Freshwater Wild Fish in Subalpine Lakes: A Comparative Study // Lipids. V. 50. № 3. P. 283. https://doi.org/10.1007/s11745-014-3978-4
  43. Wall R., Ross R., Fitzgerald G., Stanton C. 2010. Fatty acids from fish: the anti-inflammatory potential of long-chain omega-3 fatty acids // Nutrition Res. V. 68. № 5. P. 280. https://doi.org/10.1111/j.1753-4887.2010.00287.x
  44. Weiser M.J., Butt C.M., Mohajeri M.H. 2016. Docosahexaenoic acid and cognition throughout the lifespan // Nutrients. V. 8. № 2. Р. 99. https://doi.org/10.3390/nu8020099
  45. Wijekoon M.P.A., Parrish C.C., Mansour A. 2014. Effect of dietary substitution of fish oil with flaxseed or sunflower oil on muscle fatty acid composition in juvenile steelhead trout (Oncorhynchus mykiss) reared at varying temperatures // Aquaculture. V. 433. P. 74. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2014.05.028

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».