ВОПРОСЫ ИХТИОЛОГИИ, 2013, том 53, № 3, с. 349-357
УДК 597.442.591.147.046
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОНЕФРОСА РУССКОГО ОСЕТРА ACIPENSER GUELDENSTAEDTII (ACIPENSERIDAE)
© 2013 г. Л. С. Краюшкина, А. А. Герасимов, А. А. Кирсанов
Санкт-Петербургский государственный университет E-mail: krayushkina@mail.ru Поступила в редакцию 10.09.2012 г.
Изучена структура пронефроса русского осетра Acipenser gueldenstaedtii на ранних стадиях постэмбриогенеза (в период от вылупления до 2-недельного возраста) при использовании гистологического и электронно-микроскопического методов. Сформированный пронефрос представлен системой билатерально расположенных пронефрических канальцев и внешним одиночным гломусом, который не интегрирован прямо в пронефрические канальца и локализован в закрытой пронефриче-ской камере. Гломус располагается под дорсальной аортой и васкуляризирован её капиллярами. Тонкая структура гломуса имеет те же характерные черты, которые типичны и необходимы для функции фильтрующего органа. К моменту перехода личинок полностью на экзогенное питание пронефрос подвергается значительной деградации и замещается мезонефрической почкой, которая развивается в период функционирования пронефроса. Обсуждается структура пронефроса осетровых в сравнении со структурой аналогичного органа у костистых и амфибий.
Ключевые слова: русский осётр Acipenser gueldenstaedtii, постэмбриогенез, пронефрос, гломус. DOI: 10.7868/S0042875213030089
Развитие многих органов различных систем (кровеносной, жаберной, пищеварительной и т.д.) у рыб происходит в течение ранних стадий постэмбриогенеза. Несмотря на значительное внимание исследователей к личиночному периоду жизни рыб, многие стороны морфогенеза в этот период остаются недостаточно изученными. Это положение относится и к исследованию структуры пронефроса (первичной почки) у осетровых (Acipenseridae).
Известно, что пронефрос является первой формой почки в течение эмбрионального развития у всех позвоночных, но только у рыб и амфибий пронефрос сохраняется после вылупления эмбриона из яйцевой оболочки и остаётся первичным фильтрующим и осморегуляторным органом у свободно плавающих личинок (Tytler, 1988; Tytler et al., 1996; Vize et al., 1997). У рыб про-нефрос замещается мезонефрической почкой в течение ювенильных стадий, у других позвоночных формируется метанефрическая почка.
Развитие пронефроса в эмбриональный период и его структура у личинок как костистых рыб (Tytler, 1988; Tytler et al., 1996; Drummond et al., 1998; Kramer-Zucker et al., 2005), так и амфибий (Vize et al., 1995, 1997) достаточно полно изучены при использовании современных методов исследований. Вместе с тем строение пронефроса осет-
ровых охарактеризовано лишь в общих чертах на основании изучения личинок балтийского осетра Acipenser sturio длиной 11—12 мм в возрасте 6—9 сут. после вылупления (Jurgensen, 1893, цит. по: Fraser, 1927), а также при более подробном исследовании озёрного осетра A. rubicundus (в современной систематике рыб — A. fulvescens) на некоторых стадиях эмбрионального и постэмбрионального развития (Fraser, 1927). В этих работах была представлена восковая реконструкция пронефроса на основании серийных гистологических срезов. В соответствии с данными упомянутых работ схема морфологии развитого пронефроса включает систему пронефрических почечных канальцев и наличие удлинённого гломуса, лежащего в проне-фрической камере и не интегрированного непосредственно в почечные канальцы. После работы Фрейзер (Fraser, 1927) исследования, посвящён-ные структуре пронефроса осетровых, не получили дальнейшего развития. Напротив, данные этого исследования, так же как и результаты работы Юргенсена (Jurgensen, 1893, цит. по: Fraser, 1927), были незаслуженно забыты. Об этом свидетельствует тот факт, что в более поздних работах, по-свящённых изучению эмбриогенеза и ранних стадий постэмбриогенеза осетровых (Детлаф, Гинзбург, 1954; Cataldi et al., 1999), было высказано мнение о том, что осетровые имеют агломеруляр-ный пронефрос.
В связи с вышеизложенным цель настоящей работы — изучить морфологические изменения пронефроса у осетровых при развитии личинок на ранних стадиях постэмбриогенеза, обращая внимание на гистологическую и тонкую структуры элементов этого провизорного органа.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Объектом изучения служили личинки русского осетра A. gueldenstaedtii Brandt, которые были выведены на Житнинском осетровом рыбоводном заводе Севкаспрыбвода (дельта р. Волга). Сразу же после вылупления из яйцевой оболочки личинок поместили в проточный бассейн с речной водой, в котором их содержали в течение 14 сут. при оптимальных условиях: содержание растворённого кислорода в воде 8 мг/л, рН 7.8, температура воды 18—19°С. Параметры воды в бассейне контролировали каждый день при использовании аппарата "Anion—410D" (Intrastack — Analit Company, Санкт-Петербург) с тремя каналами (для О2, рН и t°C). Пробы личинок фиксировали ежедневно в нейтральном 4%-ном формалине (для общей анатомии) и в жидкости Буэна (для гистологического изучения). Гистологическую обработку фиксированных проб выполняли по обычной методике. Срезы окрашивали азокарми-ном по Гейденгайну (Ромейс, 1953). Для трансмиссионной электронной микроскопии (ТЭМ) личинок также ежедневно фиксировали в течение 24 ч при 4° С в модифицированной жидкости Карновского (Karnovsky, 1965): смесь 2%-ного па-раформальдегида и 2%-ного глутаральдегида в 0.15 М растворе фосфатного буфера (рН 7.2) с постфиксацией в течение 2 ч в 1%-ном OsO4 на фосфатном буфере. После промывки в фосфатном буфере образцы дегидратировали в серии спиртов возрастающей концентрации и ацетоне, затем заключали в эпоксидную смолу "Эпон 812". Срезы приготавливали на ультратоме Райхерта (Reichert Ultracut E) корундовым ножом. Полутонкие срезы (0.6 мкм) окрашивали метилено-вым голубым в 1%-ном растворе буры и анализировали под световым микроскопом. Ультратонкие срезы контрастировали уранил ацетатом и цитратом свинца в соответствии со стандартной методикой (Reynolds, 1963) и анализировали под ТЭМ "Zeiss - EM900".
Гистологические препараты приготовляли на кафедре ихтиологии и гидробиологии Санкт-Петербургского государственного университета. Обработку проб для электронно-микроскопических исследований, а также просмотр ультратонких срезов под электронным микроскопом и их фотографирование проводили на кафедре биоло-
гии развития животных Вроцлавского университета в Польше.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Пронефрос вылупившихся личинок представлен билатерально расположенной системой про-нефрических канальцев и гломусом. На каждой стороне тела система начинается шестью короткими пронефрическими канальцами. Передний конец 1-го пронефрического канальца имеет два нефростома, каждый из которых открывается в расширенную часть целомической полости воронкой, имеющей жгутики. Эпителиальные клетки нефростома также снабжены жгутиками (рис. 1, 2). Передние концы пяти других пронефрических канальцев имеют собственные нефростомы с воронками, каждый из которых открывается в полость отдельной пронефрической камеры. Неф-ростомы и воронки имеют жгутики (рис. 3). Задние концы канальцев, кроме первого, входят независимо в собирательный канал, который переходит в выносящий канал (или пронефриче-ский проток), имеющий выход наружу. В месте перехода собирательного канала в выносящий канал образуется характерная петля, которая хорошо видима снаружи, на поверхности верхней части желточного мешка. Задний конец 1-го пронефри-ческого канальца открывается не в собирательный канал, а в боковую стенку 2-го пронефрического канальца.
У личинок после вылупления клетки проне-фрических канальцев и собирательного канала содержат большое количество желточных зёрен (рис. 2), которые утилизируются организмом и исчезают через два—три дня после вылупления.
Стенка нефростома выстлана однослойным эпителием. Присутствие длинных жгутиков на апикальной поверхности клеток является отличительной особенностью клеток этого эпителия (рис. 4). Жгутики направлены в полость нефростома. В клетках хорошо развита тубулярная система эндоплазматического ретикулума. Трубочки системы протягиваются в базолатеральном направлении и могут близко подходить к митохондриям, протягиваясь вдоль них. Цитоплазма содержит многочисленные свободные рибосомы. Межклеточные пространства расширены.
Стенки собирательного и выносящего каналов также выстланы однослойным эпителием. Ядра располагаются в базальной части клетки. Цитоплазма апикальной части клеток эпителия собирательного канала вакуолизирована.
В течение дальнейшего развития личинок происходит разрушение боковых стенок между про-нефрическими камерами, в результате чего обра-
Рис. 1. Первые пронефрические канальцы с левой и правой сторон тела у личинки русского осетра Acipenser gueldenstaedtii в возрасте 1 сут. после вылупления (длина личинки 10.3 мм); каждый каналец имеет два нефростома с воронками, которые открываются в расширенную часть целома. Полутонкий тангенциальный срез. Об. х10, ок. х7. Обозначения: Ж — жгутики нефростома, СК — собирательный канал, ПК — пронефрический каналец, Не — нефростом пронефрического канальца, В — воронка со жгутиками, ЦП — целомическая полость.
зуется единая пронефрическая камера, в которой располагается гломус. Локализация пронефрического гломуса была определена на поперечных гистологических срезах личинок в возрасте 4 и 7 сут. после вылупления, когда у личинок имеется сформированная единая пронефрическая камера. Анализ этих препаратов показывает, что гломус располагается на дорсальной стороне проне-фрической камеры и тесно прилегает к дорсальной аорте, капилляры которой васкуляризируют гломус. Дорсальная аорта лежит непосредственно под хордой. К пронефрической камере подходят почечные канальца, которые открываются в полость камеры воронками нефростомов, снабжёнными жгутиками (рис. 5).
Тонкая структура гломуса пронизана капиллярами, эндотелий которых имеет многочисленные отверстия. Вблизи стенок капилляров располагаются подоциты. В области контактов с капиллярами подоциты образуют опорные отростки (ножки), опирающиеся н
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.