научная статья по теме ОБЩАЯ МОРФОЛОГИЯ И УЛЬТРАСТРУКТУРА СЕРДЕЧНОГО КОМПЛЕКСА ХИТОНА STENOSEMUS ALBUS (LINNAEUS, 1767) (MOLLUSCA: POLYPLACOPHORA) Биология

Текст научной статьи на тему «ОБЩАЯ МОРФОЛОГИЯ И УЛЬТРАСТРУКТУРА СЕРДЕЧНОГО КОМПЛЕКСА ХИТОНА STENOSEMUS ALBUS (LINNAEUS, 1767) (MOLLUSCA: POLYPLACOPHORA)»

БИОЛОГИЯ МОРЯ, 2015, том 41, № 4, с. 248-255

УДК 594 ЗООЛОГИЯ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ

ОБЩАЯ МОРФОЛОГИЯ И УЛЬТРАСТРУКТУРА СЕРДЕЧНОГО КОМПЛЕКСА ХИТОНА STENOSEMUS ALBUS (LINNAEUS, 1767) (MOLLUSCA: POLYPLACOPHORA)1

© 2015 г. Д. А. Озеров1, Е. В. Ворцепнева2, А. Б. Цетлин3

1Институт проблем экологии и эволюцииРАН им.А.Н. Северцова,Москва 119071;

2Беломорская биологическая станция им. Н.А. ПерцоваМосковского государственногоуниверситета

им.М.В. Ломоносоеа,Москеа 119899;

3Биологический факультет Московского государственногоуниверситета им.М.В. Ломоносова,Москва 119899 e-mail: ozdm@yandex.ru e-mail: •vortcepneva@gmail.com

Статья принята к печати 05.02.2015 г.

В результате изучения общей морфологии и ультраструктуры перикардиального комплекса хитона Stenosemus albus (Linnaeus, 1767) (Mollusca: Polyplacophora) были получены данные по топографии сердца и перикарда. Применение метода трехмерной реконструкции по серийным гистологическим срезам позволило установить, что перикард имеет три инвагинации. Дорсальная инвагинация формирует желудочек, а латеральные впячивания являются стенками предсердий. Стенки предсердий с внутренней стороны ограничены базальной мембраной перикарда, а с внешней стороны - соединительной тканью. Исследование ультратонкого строения показало, что зоны ультрафильтрации у S. albus располагаются и в предсердиях, как у всех изученных ранее хитонов, и в зоне желудочка, что описано впервые.

Ключевые слова: Mollusca, Polyplacophora, Stenosemus albus, сердце, перикард, ультраструктура, трехмерная реконструкция.

General morphology and ultrastructure of the cardiac complex of the chiton Stenosemus albus (Linnaeus, 1767) (Mollusca: Polyplacophora). D. A. Ozerov1, E. V. Vortsepneva2, A. B. Tzetlirf ('A.N. Severtsov Institute of Ecology and Evolution, Russian Academy of Sciences, Moscow 119071; 2White Sea Biological Station, M.V. Lomonosov Moscow State University, Moscow 119899; 'Faculty ofBiology, M.V. Lomonosov Moscow State University, Moscow 119899)

The topology of the heart and the pericardium of the chiton Stenosemus albus (Linnaeus, 1767) (Mollusca: Polyplacophora) were described as a result of the study of the general morphology and ultrastructure of the cardiac complex. Application of the method of the 3D reconstruction technology to a series of histological sections has detected three invaginations of the pericardium of S. albus. The dorsal invagination forms the ventricle, while two lateral invaginations form atrium walls. The atrial cavities are surrounded by the basement membrane of the pericardium from the inner side and by connective tissue from the outside. The investigation of the ultrastructure of cardiac complex has shown that the zones of ultrafiltration in S. albus are located both in the pericardium, as in all other chitons described earlier, and also in the ventricle, as we describe here for the first time. (Biologiya Morya, 2015, vol. 41, no. 4, pp. 248-255).

Keywords: Mollusca, Polyplacophora, Stenosemus albus, heart, pericardium, ultrastructure, 3D reconstruction.

Polyplacophora - это небольшая группа моллюсков, которую традиционно рассматривают как базальную, сохранившую многие архаичные черты (Haszpranar, 2000; Salvini-Plawen, 2006; Kocot et al., 2011). Несмотря на то, что хитоны являются предметом обсуждения всех гипотез, посвященных эволюции и филогении типа Mollusca (см.: Ponder, Lindberg, 2008; Kocot et al., 2011), тонкое строение представителей Polyplacophora изучено фрагментарно, а исследование топографии органов с помощью трехмерной реконструкции не позволило получить подробную информацию о строении сердечного комплекса (Baeumler et al., 2012). Опубликовано всего несколько статей по ультраструкгуре сердца и перикарда хитонов (0kland, 1980, 1981; Bartolomaeus,

1993). Сердечный комплекс полиплакофор представляет собой сердце, состоящее из непарного желудочка и парных предсердий, которое располагается в перикарде. Перикард обеспечивает свободу движений сердца и является важным компонентом выделительной системы моллюсков, обеспечивающим процесс ультрафильтрации (Morse, Reynolds, 1996). В то же время непонятна взаимосвязь разных частей перикардиального комплекса, поэтому представляет интерес исследование как ультратонкого строения сердца и перикарда, так и общей топографии сердечного комплекса.

В связи с этим цель настоящей работы заключалась в изучении общей морфологии и тонкого строения сердечного комплекса хитона Stenosemus albus (Linnaeus, 1767).

1 Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ № 13-04-00078 (обеспечение реактивами), № 15-04-02580 и 15-34-20532 (построе-

ние трехмерных реконструкций), а также РНФ № 14-50-00029 (проведение полевых работ по сбору материала).

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Материал для исследования был собран в окрестностях Беломорской биологической станции им. H.A. Перцова Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова в августе и сентябре 2011 г., а также в июне-июле 2012 г. Хитона Stenosemus albus собирали со створок двустворчатого моллюска Modiolus modiolus, поднятых водолазами с глубины 15-18 м.

Перед фиксацией хитонов (2 экз.) расслабляли изоос-мотичным для беломорской воды (730 мосмоль/кг) раствором сульфата магния (в пропорции 1:1с морской водой) в течение 12 ч. Затем животных фиксировали 2.5% раствором глютарового альдегида на 0.1 М фосфатном буфере (PBS) и дофиксировали 1% раствором тетраоксида осмия в течение 1 часа. После этого хитонов отмывали в 0.1 М PBS и проводили по восходящему ряду этилового спирта до концентрации 70%. Декальцинацию осуществляли с помощью насыщенного раствора хелатона 3 (этилендиамидтетраацетат, ЭДТА) при комнатной температуре. Для изготовления серий полутонких срезов объекты проводили по восходящему ряду раствора этилового спирта, ацетона и раствора смолы Ероп-812 в ацетоне, а затем заключали в данную смолу. Полутонкие срезы (1 мкм) изготавливали на ультрамикротоме Dupon МТ 5000 алмазным ножом. Срезы окрашивали раствором толуидинового синего (1%), метиленового синего (0.2%) и тетрабората натрия (1%).

Для построения трехмерной реконструкции по сериям полутонких срезов использовали ювенильную особь S. albus длиной 4.1 мм. Срезы оцифровывали на микроскопе с цифровой камерой (Axioplan 2 Zeiss). В программе Amira 5.2.2. серии снимков объединяли в стеки и выравнивали относительно друг друга в соответствии с положением срезов в теле животного. Для построения трехмерных моделей использовали программу Imaris 7.0.0.

Для исследования тонкого строения сердца и перикарда использовали ювенильную особь S. albus длиной 4.2 мм. Ультратонкие срезы готовили на ультратоме Leica EM UC6, контрастировали 4% раствором уранилацетата (40 мин при 37°С), а затем 0.4% раствором нитрата свинца (15-20 мин при комнатной температуре). Срезы анализировали и фотографировали с помощью трансмиссионного электронного микроскопа с цифровой камерой Jeol JEM 1011.

РЕЗУЛЬТАТЫ Общая морфология сердца и перикарда

Перикард треугольной формы, располагается на уровне 7-8-й пластин раковины (рис. 1А, В). Впячивание перикарда с дорсальной стороны образует желудочек сердца хитона, латеральные впячивания перикарда явля-ютсячастью предсердий (рис. 1Б).

Рис. 1. Stenosemus albus. А - трехмерная реконструкция выделительной и половой систем и перикарда: вид со спинной стороны; стенка тела полупрозрачная. Б - схема поперечного среза через перикард; стрелками, которым не соответствуют условные обозначения, показаны направления ультрафильтрации; 1 - дорсальная щель желудочка, 2 - соединительно-тканная выстилка предсердия. В, Г - трехмерная реконструкция сердца: В - вид сверху (Б - место среза), Г - вид сбоку; стенки перикарда полупрозрачные. Условные обозначения: I—VIII— номера пластин раковины; а - места расположения атриальных отверстий, ad - дорсальная аорта, аг - предсердия, atv - атриовентрику-лярные отверстия, g - гонада, gd - гонодукт, nd - выделительный канал, пр - нефридий,рс - перикард, vt - полость желудочка. Масштаб: А - 400 мкм; В,Г -100 мкм.

Желудочек треугольной формы, достигает 700 мкм в длину. От переднего края к голове отходит дорсальная аорта (рис. 1В, Г). Предсердия вытянутые, прилегают к желудочку с двух сторон и сливаются за его дистальным краем (рис. 1В, Г). Предсердия сообщаются с желудочком через две пары относительно узких атриовентрикулярных отверстий (до 140 мкм) (рис. 2А, В). В передней части предсердий находятся атриальные отверстия, от которых перпендикулярно к жабрам отходят каналы с просветом до 50 мкм (рис. 1В, Г; рис. 2Б). В месте соединения предсердий в задней части имеется непарное атриальное отверстие, соединяющее желудочек и предсердия (около 25 мкм в диаметре) (рис. 1В). От предсердий в сторону синусов жабр отходят латеральные каналы (до 58 мкм) (рис. 2Г).

Желудочек ограничен базальной мембраной пери-кардиального эпителия; стенки предсердий с внутренней стороны ограничены базальной мембраной перикарда, а с внешней стороны - соединительной тканью (рис. 1Б).

Ультраструктура эпителия перикарда

Эпителий перикарда подостлан базальной мембраной и соединен десмосомами в апикальной части клеток.

Форма эпителиальных клеток в разных участках различается (рис. ЗА-В; рис. 4А). Дорсальная и вентральная стенки перикарда сформированы сильно уплощенным эпителием (рис. ЗА, Б). В районе дорсальной инвагинации перикарда эпителий менее плоский (рис. ЗГ), при этом он формирует довольно длинные цитоплазмати-ческие отростки, которые накладываются друг на друга (рис. ЗГ). Таким образом, стенка желудочка является непосредственным продолжением стенки перикарда, а желудочек представляет собой карман, ввернутый в полость перикарда. У исследованных нами особей эпителий перикарда в этой зоне не соединяется и желудочек частично сообщается с полостью тела через несросшее-ся дорсальное отверстие, ширина которого может достигать 5 мкм (рис. ЗГ). Отмечено также, что это отверстие может закрываться мышечными клетками (рис. ЗД).

Стенка желудочка сформирована уплощенным эпителием с многочисленными цитоплазматическими отростками. Эти о

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.

Показать целиком