ОНТОГЕНЕЗ, 2008, том 39, № 4, с. 289-293
= РЕГЕНЕРАЦИЯ
УДК 595.123.41-116.9+504.45.054-34
ОСОБЕННОСТИ РЕГЕНЕРАЦИИ У ДВУХ ВИДОВ ПРЕСНОВОДНЫХ
ПЛАНАРИЙ ПРИ НАКОПЛЕНИИ РТУТЬОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
© 2008 г. И. В. Медведев
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН 152742 пос. Борок, Ярославская обл. E-mail: medigo@ibiw.yaroslavl.ru Поступила в редакцию 08.02.07 г. Окончательный вариант получен 30.05.07 г.
С помощью морфометрических методов изучали скорость регенерации у планарий Polycelis tenuis и Dugesia lugubris после различных сроков содержания на кормовых субстратах с высокой (0.30-0.50 мг/кг сырого веса) и низкой (0.02-0.07 мг/кг) концентрацией ртутьорганических соединений. Определяли рост планарий и отношение площади регенерирующих тканей к площади всего фрагмента после поперечного рассечения планарий. Скорость увеличения размеров у животных с высоким содержанием ртутьорганических соединений была ниже по сравнению с таковой у животных с низким содержанием. Выяснено, что относительный прирост площади тела после операции был наибольшим у планарий D. lugubris, абсолютный - у планарий Polycelis tenuis. Таким образом показано, что ртутьорганические соединения природного происхождения способны ингибировать процесс восстановления тканей у планарий и что это влияние имеет дозовую зависимость.
Ключевые слова: планарии, регенерация, ртутьорганические соединения.
Способность восстанавливать целостность организма после повреждения или утраты ткани является фундаментальным свойством живых организмов (Bronsted, 1969). Она может быть обнаружена во всех разветвлениях филогенетического древа - от простейших (Короткова, 1997) до высших млекопитающих (Карлсон, 1986) - и в ходе всего онтогенеза (Токин, 1959). В широком смысле регенерация - это замещение различных структур (от частей клеток до крупных частей тела) после естественного изнашивания или случайной утраты (Короткова, 1997).
Пресноводные планарии являются классическим объектом исследований регенерации благодаря очень высоким восстановительным способностям (Короткова, 1997).
Токсичность и метаболизм ртути изучают довольно активно с использованием различных методик, нескольких концентраций и довольно длительных периодов воздействия. Ртуть - химически активный металл, имеющий высокое сродство к различным макромолекулам и связывающийся с молекулами ДНК как in vitro так и in vivo, что приводит к модификации этих молекул (Grover et al., 2001).
Антропогенная эмиссия ртути в атмосферу соизмерима с ее количеством, участвующим в природном глобальном цикле (Fitzgerald, 1995). Од-
ним из важнейших свойств, отличающих ее от других тяжелых металлов, является метилирование в водоемах с образованием токсичных ртутьорганических соединений (метилртути), накапливающихся в тканях и органах водных животных. В водной пищевой цепи концентрация метилртути от звена к звену увеличивается, достигая максимального значения к ее концу (Bloom et al., 1991).
В водных экосистемах практически не существует соединений со столь сильным нейротокси-ческим эффектом, механизм воздействия которого на холоднокровных животных исследован недостаточно. Основная масса работ посвящена изучению влияния неорганических соединений ртути, менее токсичных по сравнению с ртутьор-ганическими (Rodier, 1995). О влиянии этих соединений на жизнедеятельность (и на их регенерацию в частности) хищных представителей группы плоских червей, являющихся постоянным компонентом биоценозов большинства водоемов, известно мало (Медведев, Комов, 2005).
Цель настоящего исследования - количественная оценка восстановительных процессов у двух видов пресноводных планарий - Polycelis tenuis и Dugesia lugubris - при разных уровнях накопления ртутьорганических соединений природного происхождения с помощью морфометрических методов.
X N
/ N
/ * I *
P. tenuis и D. lugubris; (—) - место разреза.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Планарии P. tenuis встречаются в водоемах Западной Европы и Европейской части России, включая Ярославскую область (Порфирьева, Дыганова, 1987). Взрослые представители этого вида имеют длину 1-12 мм. Червей, отловленных в водоемах Ярославской области, размещали в аквариумах для откладки коконов. Спустя месяц после выхода из коконов животные, достигшие длины 10-12 мм, получали корм с низким (0.020.07 мг/кг сырого веса, первая группа) и высоким (0.30-0.50 мг/кг, вторая группа) содержанием ртутьорганических соединений на протяжении 6 мес.
Планарии Dugesia lugubris широко распространены в Западной и Средней Европе, а в Восточной не заходят дальше Волги (Порфирьева, Дыганова, 1987). Черви этого вида достигают 20 мм в длину. Как и с планариями Polycelis tenuis, в опытах использовали молодых животных спустя 1 мес после выхода из коконов. Червям этого вида корм с различным содержанием ртутьоргани-ческих соединений предлагали в течение 9 мес.
Планарий содержали в пластиковых пятилитровых емкостях при температуре 19-22°С и кормили два раза в неделю: P. tenuis - олигохетами Enchytraeus albidus, а Dugesia lugubris - личинками лабораторной культуры хирономид (Chironomus riparius). Способ выращивания олигохет и хирономид на рыбном фарше (рыба отловлена в Рыбинском водохранилище) с разными концентрациями ртути подробно описан ранее (Медведев, Комов, 2005). При проведении экспериментов учитывали не сроки содержания на корме с разной концентрацией соединений ртути, а уровень их накопления, который у разных видов различается.
В ходе эксперимента планариям Polycelis tenuis и Dugesia lugubris проводили поперечное рассечение перед глоткой и отбирали только хвостовые фрагменты (рис. 1), в которых после операции оставались фрагменты брюшных нервных ство-
лов. Как показывают исследования Тираса и Сахаровой (1984), у животных этих видов бластема отрастает только от центральной части раневой поверхности, и граница между новыми и старыми тканями, несмотря на постепенную пигментацию бластемы, длительное время хорошо видна.
Интенсивность роста вновь образующихся тканей у планарий изучали морфометрическим методом. Для регистрации границы новых тканей использовали фотосъемку с помощью фотонасадки МФН-5. Регенеранты планарий помещали в чашку Петри, дно которой было покрыто водой, и анализировали с помощью бинокуляра. Съемку животных проводили при 4-кратном увеличении, фотографии сканировали, затем полученные изображения оцифровывали и обрабатывали с помощью компьютера, используя программу Image ^о1 for Windows (версия 2.02). Для вычисления относительного роста тканей у регенерирующих планарий отдельно выделяли заново образованные ткани и весь регенерант целиком. Величины их площадей выражали в условных единицах.
В экспериментах использовали по 30 червей Polycelis tenuis в каждой группе животных, питавшихся олигохетами с высоким и низким содержанием ртутьорганических соединений, и по 19 особей вида Dugesia lugubris. Измерения планарий Polycelis tenuis и Dugesia lugubris проводили в течение 7 сут, начиная с 10-х сут регенерации. После операции у планарий обоих видов наблюдали мышечное сокращение в месте рассечения в течение 6-7 сут без дальнейшего увеличения в размерах. Только после этого промежутка времени у планарий начинался выраженный рост тканей. По этой причине фотографирование регенеран-тов начинали в более поздние сроки (на 10-е сут), чем описано в работах других исследователей (Шейман и др., 2004).
Анализ содержания ртути в корме и тканях планарий проводили методом атомной абсорбции холодного пара с использованием резонансной линии 237.7 нм на анализаторе ртути Юлия-5К (НПО "Метрология", Казань). Сертифицированный биологический материал Dorm-II (мышцы акулы) со стандартным содержанием ртути получен из Канадского института химии окружающей среды.
Статистическую обработку полученных результатов проводили стандартными методами с использованием программы Statgraphics Plus для Windows (версия 2.1). Результаты выражали в виде средних значений и стандартных ошибок. Достоверность различий определяли в соответствии с t-критерием Стьюдента (р = 0.05) (Sokal, Rohlf, 1995).
РЕЗУЛЬТАТЫ
Содержание ртути в планариях. Планарии Polycelis tenuis накапливали ртуть в десятки раз больше, чем ее содержалось в фарше и олигохе-тах, используемых в качестве корма (табл. 1). У червей, питавшихся олигохетами с высоким содержанием ртутьорганических соединений, уровень их накопления достигал 15.90 мг/кг сырого веса. У Dugesia lugubris уровень накопления ртуть-органических соединений соответствовал их содержанию в корме на протяжении 9 мес питания хирономидами с разным содержанием соединений ртути (табл. 1).
Абсолютный рост вновь образующихся тканей у планарий. Все планарии обычно покрыты пигментированным эпителием различных оттенков коричневого и черного цветов. В первые сутки регенерации бластема планарий была непиг-ментированной. При рассмотрении животных под лупой бинокуляра был виден четкий контраст между старыми пигментированными и вновь образованными, лишенными пигментных клеток, тканями регенеранта.
Спустя 10 сут после рассечения размеры вновь образованных тканей у Polycelis tenuis из первой группы увеличивались быстрее, чем у особей второй группы (рис. 2, а). Далее с 15-х до 17-х сут эти различия между площадью регенерирующих тканей у животных с низким и высоким содержанием ртутьорганических соединений носили достоверный характер.
У планарий Dugesia lugubris начиная с 10-х сут после операции и до конца наблюдений (17 сут) скорость формирования новых тканей у животных первой группы оказалась выше по сравнению с червями второй группы (высокое содержание ртутьорганических соединений). На 13- и 15-е сут после операции величина восстанавливаемого фрагмента тела после препарирования у планарий с низким содержанием ртутьорганических соединений была выше и достоверно отличалась от таковой у червей с их высоким содержанием (рис. 2, б).
Относительный рост вновь образующихся тканей у планарий. У Polycelis tenuis с низким содержанием ртутьорганических соединений (первая группа) прирост ткани по отношению к общей площади хвостового фрагмента с 10-х по 1
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.