БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2013, № 4, с. 3-12
БИОЛОГИЯ, МОРФОЛОГИЯ И СИСТЕМАТИКА ГИДРОБИОНТОВ
УДК 595.121-116+591.4
МОРФОЛОГИЯ И УЛЬТРАСТРУКТУРА МАТКИ Lineolepis scutigera (DUJARDIN, 1845) KARPENKO, 1985 (CESTODA, CYCLOPHYLLIDEA, HYMENOLEPIDIDAE) В ПРОЦЕССЕ ФОРМИРОВАНИЯ
МАТОЧНЫХ КАПСУЛ
© 2013 г. Ж. В. Корнева*, С. А. Корниенко**
*Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузский р-н, e-mail: janetta@ibiw.yaroslavl.ru **Институт систематики и экологии животных СО РАН, 630091 Новосибирск, ул. Фрунзе, 11 Поступила в редакцию 21.03.2012 г.
У циклофиллидной цестоды Lineolepis scutigera исследованы микроанатомия и ультраструктура матки на разных этапах развития. На начальных этапах развивающиеся зародыши свободно лежат в полости единой матки, которая впоследствии разделяется на отдельные ячейки. В результате формируются многочисленные сферические маточные капсулы, содержащие по одному сформированному яйцу. Капсулы представляют собой фрагментированную, но активно функционирующую матку. Вокруг располагаются мышечные клетки, содержащие многочисленные липидные включения. Между яйцами и эпителием капсул на заключительных этапах формируются плацентоподобные отношения. Представлен сравнительный морфофункциональный анализ маточных капсул у цестод. Особое внимание уделено формированию тесных взаимоотношений между маточным эпителием и развивающимися яйцами.
Ключевые слова: Се81оёа, половая система, матка, ультраструктура. БО1: 10.7868/80320965213040116
ВВЕДЕНИЕ
Исследования матки и различных ее модификаций у цестод отр. Сус1орИу1Шеа ведутся давно, за это время накоплено большое количество фактов и описано значительное разнообразие структур [2-5, 7, 15, 18, 19].
У циклофиллидных цестод включение в жизненный цикл наземных промежуточных хозяев вызвало координированные изменения женской репродуктивной системы, связанные с защитой гексакантов от высыхания: в ряде случаев изменилось строение матки или возникли многообразные структуры, защищающие яйца от высыхания. Авторы, использовавшие метод световой микроскопии, опубликовали ряд работ об отсутствии матки у некоторых циклофиллидных цестод [27]. Яйца у этих цестод описаны как локализованные непосредственно в полостях паренхимы [20] или как "инкапсулированные в паренхиме" [6].
Исследования на ультраструктурном уровне показали, что матка присутствует у всех изученных циклофиллидных цестод, однако существуют виды, маточная полость которых распадается на отдельные капсулы в процессе или сразу по окон-
чании формирования яиц [17]. Матка у этих видов - фрагментированная, но функционирующая структура, эпителий которой в каждой капсуле сохраняет активные ядра и клеточные органоиды [5, 7]. У других видов возникли всевозможные яй-цезащитные парутеринные органы и паренхиматозные капсулы, которые представляют собой видоизмененные, а в некоторых случаях - дегенерировавшие матки, вокруг которых формируются многообразные дополнительные слои из клеточных отростков и неклеточных структур [5, 14, 18, 19]. Сведения о структуре маточного эпителия и его взаимосвязи с развивающимися зародышами в маточных капсулах представлены разрозненными фактами [7]. Внимание исследователей сфокусировано на изучении защитной функции матки [5, 14, 19, 28], тогда как в данной работе акцент сделан на усиление снабжения зародышей питательными веществами, которое произошло у цестод при переходе от внематочного к внутриматочному развитию гексакантов [26].
В рамках сравнительного изучения репродуктивной системы у цестод разных таксонов, проведено исследование морфологии и тонкого строе-
ния матки Lineolepis scutigera (Dujardin, 1845) Karpenko, 1985 (Cestoda, Cyclophyllidea).
Цель работы — выявление взаимоотношений между маточным эпителием и развивающимися яйцами в процессе формирования маточных капсул.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Половозрелые экземпляры Lineolepis scutigera извлекали из тонкого кишечника землероек Sorex araneus Linnaeus, 1758, отловленных в Сибири в черневой тайге северо-восточного Алтая (Республика Алтай). Для исследований на светооптиче-ском уровне паразитов фиксировали 70%-ным спиртом, окрашивали кислым гематоксилином Эрлиха, дифференцировали 0.2—0.3%-ным водным раствором железоаммонийных квасцов, дегидратировали в спиртах возрастающей концентрации, просветляли в гвоздичном масле, помещали в канадский бальзам и затем исследовали на микроскопе Axiolab при увеличении х1000.
Для электронно-микроскопических исследований паразитов в течение нескольких часов фиксировали 2.5%-ным глутаровым альдегидом на како-дилатном буфере при pH 7.4, дофиксировали 1 ч 1%-ным OsO4 на том же буфере, подвергали дегидратации в спиртах возрастающей концентрации и ацетоне. В процессе дегидратации материал контрастировали 1%-ным раствором уранилацетата в 70%-ном спирте в течение 12 ч. Затем объекты пропитывали эпоксидными смолами, заливали в аралдит и полимеризовали при температуре 60°C на протяжении 2 сут. Ультратонкие срезы толщиной 60—90 нм получали на ультрамикротоме Leica, помещали на бленды, контрастировали свинцом по Рейнольдсу и просматривали в трансмиссионном электронном микроскопе JEM-1011. Идентификацию отделов половой системы проводили на полутонких срезах, окрашенных 1%-ным метиле-новым синим.
Часть материала после фиксации и дегидратации высушивали в аппарате критической точки, монтировали на столики и напыляли золотом для последующего изучения в сканирующем электронном микроскопе JSM-6510.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Морфологическое описание. Молодые маточные членики брахиморфные, их ширина значительно превышает длину. По мере созревания проглоттиды вытягиваются в длину в 8—10 раз, становятся долихоморфными (рис. 1а). Матка на начальных этапах развития подковообразной формы. При созревании она также удлиняется, увеличивается, заполняя все среднее поле членика, но не заходит за экскреторные сосуды. В каждом членике в единой матке содержится 45—50 гексакантов. За-
тем стенки матки начинают врастать в ее полость, разделяя общее пространство на все более многочисленные камеры (рис. 1б и 1в). Постепенно в каждой камере оказывается все меньшее количество гексакантов. На заключительных этапах развития матка распадается на отдельные капсулы, в каждой из которых развивается единственный зародыш (рис. 1г).
Ыпво1вр18 scutigera — цестода с отделяющимися поодиночке зрелыми маточными проглоттидами, выполняющими роль оофоров, т.е. задние членики паразита с яйцами, каждое из которых занимает собственную камеру, а по сути собственную активно функционирующую матку, отделяются от стробилы и выходят наружу с экскрементами хозяина. Попадая во внешнюю среду, гексаканты находятся под защитой этих маточных члеников. Членики служат для "пакетного" рассеивания гексакантов, обеспечивая множественное заражение промежуточных хозяев, которые съедают весь членик (или часть его) вместе с находящимися в нем яйцами.
Ультраструктурная характеристика. Маточный эпителий молодой матки представляет собой синцитиальный слой, содержащий в толще активные ядра с крупными ядрышками. В цитоплазме из органоидов содержатся отдельные рибосомы, редкие короткие цистерны шероховатого эндоплазматического ретикулюма (ШЭПР) и немногочисленные митохондрии (рис. 2а). На апикальной поверхности маточного эпителия встречаются редкие и маленькие цитоплазмати-ческие выросты. В полости матки между развивающимися зародышами локализуются скопления фибриллярного материала. Зародыши лежат свободно или прилегая к стенкам матки вплотную (рис. 2б и 2в). Складки маточной стенки, постепенно увеличиваясь в размерах и количестве, разделяют пространство матки и изолируют развивающиеся зародыши (рис. 2г). Выросты маточной стенки, разделяющие ее пространство, имеют эпителиально-мезенхимную природу, поскольку сформированы маточным эпителием, отростками мышечных клеток и межклеточными фибриллами.
Процесс созревания яиц сопровождается возрастанием синтетической активности маточной стенки. Эпителий наполняется многочисленными стопками ШЭПР. Увеличиваются количество и длина апикальных цитоплазматических выростов маточной стенки (рис. 3а). Зародыши занимают все пространство матки, вплотную прилегая друг к другу и к маточным стенкам. Необходимо отметить, что формирование специализированных элементов и крючьев начинается в зародышах еще до распада матки на отдельные ячейки. Вокруг матки в мышечных клетках концентрируются многочисленные капли липидов, в межклеточных
Рис. 1. Общий вид стробилы (а — сканирующий электронный микроскоп) и этапы формирования маточных капсул (б—г — снимки тотальных препаратов, световой микроскоп) Lineolepis scutigera: а — изменение формы члеников в процессе созревания, б — подковообразная матка на начальных этапах формирования капсул, в — матка в процессе деления на ячейки, г — членик с маточными капсулами; З — зародыши, П — полость матки, К — маточные капсулы (показано стрелками), Ч1 — молодые членики с подковообразной маткой, Ч2 — членики с маточными капсулами.
пространствах наблюдается значительное количество межклеточных фибрилл (рис. 3в).
Процесс разъединения матки заканчивается формированием маточных камер, в каждой из которых содержится одно яйцо (рис. 3г, 4а и 4б). Это происходит на стадии формирования у яиц эм-бриофора. Эпителий матки остается активно функционирующим, по-прежнему содержит ядра с крупными ядрышками и набор органоидов для белкового синтеза. Цистерны ШЭПР по сравнению с предыдущими стадиями развития матки более расширены, в цитоплазме накапливаются многочисленные вакуоли. В полости матки наблюдается фибриллярный материал (рис. 3б). Многочисленные цитоплазматические выросты на апикальной стороне маточной стенки контактируют с наружной яйцевой капсулой, формируя
разветвленную сеть тонких отростков (рис. 4б). Яйца не просто тесно связаны со стенками матки, а окутаны цитоплазматическими выростами маточного эпителия.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Формирование маткой отдельных ячеек, содержащих одно или несколько яиц, описано для различных видов цестод [8, 15, 19]. Однако продолжит
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.