научная статья по теме НОВЫЙ ДЛЯ ПОЛИХЕТ ТИП ЦЕЛОМОЦИТОВ, НАЙДЕННЫЙ У OPHELIA LIMACINA [RATHKE, 1843] (ANNELIDA, POLYCHAETA) Математика

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2011, том 440, № 4, с. 550-552

^ ОБЩАЯ

БИОЛОГИЯ

УДК 595.14

НОВЫЙ ДЛЯ ПОЛИХЕТ ТИП ЦЕЛОМОЦИТОВ, НАЙДЕННЫЙ У OPHELIA LIMACINA [RATHKE, 1843] (ANNELIDA, POLYCHAETA) © 2011 г. П. А. Белова, А. Э. Жадан

Представлено академиком А.В. Адриановым 25.03.2011 г. Поступило 12.04.2011 г.

Многие животные (кольчатые черви, моллюски, сипункулиды, членистоногие и др.) имеют клетки, плавающие в полости тела, — целомоци-ты. Функции целомоцитов многообразны. Они участвуют в иммунных реакциях, фагоцитозе, раневом заживлении и регенерации, продукции гемоглобина, запасании питательных веществ, сек-ретируют биологически активные вещества и др. Целомоциты описаны для таких семейств поли-хет, как Arenicolidae, Opheliidae, Glyceridae, Neph-tyidae, Terebelidae, Nereidae, Capitellidae [4—6]. Настоящее исследование посвящено описанию нового типа целомоцитов, найденных в полости тела многощетинкового червя Ophelia limacina (Rathke, 1843) (Opheliidae). Большую часть тела этих клеток занимает электроноплотный стержень. Эти клетки настолько большие (0.35 мм), что видны невооруженным глазом через полупрозрачные покровы живых особей взрослых O. limacina.

Материалом для данной работы послужили 60 особей O. limacin. Черви были собраны на Белом море в районе ББС МГУ в 2006—2010 гг. Пробы собирали легководолазным методом на глубинах 5—22 м. Червей расслабляли раствором MgCl2 и фиксировали как целых животных, так и отдельно целомоциты для изучения с помощью электронно-микроскопических методов (ТЭМ — трансмиссионная электронная микроскопия, СЭМ — сканирующая электронная микроскопия) по стандартным методикам. Были изготовлены ультратонкие срезы и препараты для сканирующего микроскопа. Для изучения на флуоресцентном микроскопе целомоциты из живых червей инкубировали с Mitotracker и SYBR Green. Для выявления участия целомоцитов в иммунных реакциях и процессах регенерации были проведены следующие эксперименты:

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Беломорская биологическая станция им. Н.А. Перцова

1. Живым червям была сделана инъекция 1%-й китайской туши на 0.1 М PBS. После этого их инкубировали при 4° С в течение 6 дней.

2. Микроанатомическими ножницами червям повреждали покровы тела, далее их инкубировали при 4°С в течение 10 дней. Каждый день оценивали процесс заживления раны при помощи светового микроскопа и бинокуляра.

3. Суспензию целомической жидкости с цело-моцитами инкубировали с эритроцитами человека при 4°С 5 мин.

При проведении комплексных исследований были получены следующие результаты.

При извлечении целомоцитов из тела червя было обнаружено, что это амебоидные клетки с темным стержнем внутри (рис. 1а, б). Вместе с це-ломической жидкостью они перемещаются вдоль тела червя, а также оседают на внутреннюю поверхность стенок тела и внутренние органы. Юве-нильные особи имеют целомоциты размером от 25 до 50 мкм, а взрослые особи — от 25 до 350 мкм. Мелкие целомоциты (25—50 мкм) имеют звездчатую форму. Центральный стержень у них отсутствует. В центре клетки расположена маленькая темная структура шаровидной формы, из которой в дальнейшем развивается стержень. Клетки размером 50—150 мкм — амебоидные, с тонким стержнем в центре (рис. 1а, б). Наиболее крупные целомоциты (150—350 мкм) имеют овальную форму с толстым стержнем внутри, который занимает практически всю клетку.

На ТЭМ видно, что центральная часть стержня состоит из плотно упакованных электроноплот-ных гранул 0.05 мкм в диаметре. Периферическая часть стержня представлена электронопрозрачной мелкозернистой субстанцией (0.5—0.7 мкм) (рис. 1в, 1г). Рядом с центральным стержнем расположено маленькое ядро (40—45 мкм в диаметре). Хроматин деконденсирован и расположен по периметру ядра (рис. 1д). Цитоплазма целомоцитов содержит два типа гранул (рис. 1д). Гранулы первого типа электроноплотные, округлой формы, около 3 мкм в диаметре. Они заполняют всю цито-

НОВЫЙ ДЛЯ ПОЛИХЕТ ТИП ЦЕЛОМОЦИТОВ

551

Рис. 1. Целомоциты О. Ишаста. а — флуоресцентная микроскопия, общий вид; виден автофлуоресцирующий стержень (г) и ядро (п). б — СЭМ, общий вид; виден стержень (г) и цитоплазма с гранулами в, г, д — ТЭМ. в — косой срез, г — сектор поперечного среза, д — часть цитоплазмы с ядром (сс — целомическая полость, ср — центральная часть стержня, g — гранула, g1, g2 — гранулы первого и второго типов, ш — микрофиламенты, ш1 — митохондрии, — маргинальная часть стержня, п — ядро, оо — ооцит, оЬш — косая мускулатура. Масштаб: а, б, в — 10 мкм, г, д — 20 мкм.

плазму клетки. Гранулы второго типа также округлой формы, но больших размеров — 4—5 мкм. Они менее электроноплотные и содержат множество везикул внутри. Всю цитоплазму целомоцитов заполняют многочисленные митохондрии около 5 мкм в диаметре. Целомоциты имеют хорошо развитый цитоскелет, цитоплазму пронизывают множество микрофиламентов (рис. 1д).

На флуоресцентном микроскопе видно, что центральный стержень целомоцитов автофлуо-ресцирует при длине волны 650—710 нм (рис. 1a).

После экспериментов in vivo мы получили следующие результаты:

после инъекции в полость тела живых особей O. limacina китайской туши внешний вид и поведение червей не отличались от таковых животных из контрольной партии. Во время инкубации (6 сут) с каждым днем тушь была все меньше заметна сквозь покровы. После инкубации червей вскрыли и обнаружили, что все частички туши находятся внутри целомоцитов, что говорит о фагоцитарной активности этих клеток;

при повреждении покровов О. Ишаста целомоциты скапливаются в месте повреждения и затыкают отверстие раны, препятствуя потере целоми-ческой жидкости. Через 6—8 дней раневая поверхность начинает затягиваться новой тканью;

при добавлении человеческих эритроцитов к суспензии целомоцитов мы наблюдали адгезию эритроцитов. Это способность целомоцитов слипаться с мембраной эритроцита, осуществляемая за счет рецепторов клеточной поверхности.

Целомоциты О. Ишаста по ультраструктуре схожи с гранулоцитами АгешсоИёае и №ге1ёае [1, 3, 4] по следующим признакам: хорошо развитый цитоскелет, два типа гранул округлой формы в цитоплазме: одни более мелкие и электро-ноплотные, другие крупнее, менее электро-ноплотные, заполнены мелкими везикулами. Характерной особенностью целомоцитов О. Ишась па является значительный размер, которого они достигают (350 мкм), и большое число митохондрий в цитоплазме. Уникальное образование, присущее только целомоцитам О. Ишаста и

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 440 № 4 2011

552

БЕЛОВА, ЖАДАН

не отмеченное у других полихет, — электроно-плотный стержень в центре клетки.

Клетки, схожие с целомоцитами O. limacina, были отмечены также у других представителей офелиид. У Ophelia clutensis описаны целомоциты двух типов: первый — маленькие (15—20 мкм) клетки дискоидальной формы, второй — крупные (40—50 мкм) палочковидные клетки с темно-коричневым стержнем в центре [2]. Шаппи описал похожие целомоциты у Ophelia radiata и предположил, что первый тип целомоцитов в течение жизни червя преобразуется во второй тип путем накопления в клетке вещества, названного им хлорагогеном [6].

Присутствие в организме O. limacina целомо-цитов различных размеров и форм говорит о том, что их центральный стержень растет вместе с клеткой; когда клетка достигает максимальных размеров 300—350 мкм, стержень занимает практически всю цитоплазму. Можно предположить, что существуют также процеломоциты — самые мелкие клетки, не содержащие стержня. Схожее мнение было у Шаппи, который описал целомоциты O. radiata [6].

На основании экспериментальных исследований мы можем предположить следующие функции целомоцитов O. limacina:

целомоциты участвуют в неспецифической иммунной реакции; об этом свидетельствуют фагоцитарная активность целомоцитов и адгезия на их поверхности человеческих эритроцитов;

повреждения покровов закрываются у O. limaci-na раневой пробкой, состоящей из агрегированных

целомоцитов; таким образом, еще одной функцией целомоцитов O. limacina является закупорка ран;

предположительно в центральном стрежне происходит накопление веществ (запасных веществ либо продуктов обмена), при этом функции и химический состав стержня остаются неясными.

В заключение можно отметить, что по полученным нами данным часть функций необычных целомоцитов O. limacina совпадает с функциями целомоцитов других полихет. Однако целомоци-ты O. limacina сильно отличаются от них морфологически. Скорее всего, центральный стержень несет важную функциональную нагрузку, которая ждет своего исследования.

Работа поддержана контрактами Роснауки 02.740.11.0280 и Рособразования П1291, П727, грантами РФФИ 08-04—00512-а, 10-04-01547-а и Федеральной целевой программой Министерства образования и науки Российской Федерации.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Baskin D.G. // Contemp. Topics Immunol. 1974. V. 4. P. 55-64.

2. Brown R.S. // Proc. Roy. Soc. Edinburgh. 1938. V. 58. P. 135-160.

3. Dales R.P., Dixon L.R.J. Polychaetes. In: Invertebrate Blood Cells. L.: Acad. Press, 1981. V. 1. P. 35-54.

4. Dhainaut A., Porchet-Hennere E. // Microfauna Mar. 1988. V. 4. P. 215-230.

5. Microscopic Anatomy of Invertebrates / F. Harrison, S. Gardiner. Eds. L., 1991. V. 7. P. 43-47.

6. Schaeppi T. // Ztschr. Naturwiss. 1894. Bd. 28. S. 247293.

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 440 № 4 2011

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.