ОНТОГЕНЕЗ, 2009, том 40, № 1, с. 3-18
ОБЗОРЫ
УДК 591
__w -t
РЕГЕНЕРАЦИЯ ГЛОТКИ У ПЛАНАРИИ1
© 2009 г. Н. Д. Крещенко
Институт биофизики клетки РАН 142290 Пущино, Московская область E-mail: nkreshch@rambler.ru Поступила в редакцию 09.09.07 г. Окончательный вариант получен 22.03.08 г.
Посвящаю этот обзор светлой памяти выдающегося ученого, учителя и наставника, доброго, внимательного, справедливого человека Виктора Ивановича Миташова
Представлен обзор собственных и литературных данных, полученных в процессе изучения регенерации глотки у планарий. Планария может регенерировать из небольшого участка тела, при этом она восстанавливает все недостающие ткани и органы, в том числе и глотку. Глотка является относительно автономным органом, обладающим дифференцированной структурой и специализированной функцией. Регенерация глотки отличается характерными особенностями, и ее изучение представляет значительный теоретический интерес. Регенерация глотки может являться также удобной моделью для исследования молекулярных механизмов регенерационных процессов, которые до сих пор остаются нераскрытыми. Кроме этого модель можно использовать для тестирования биологически активных веществ в попытке выяснить их влияние на процессы морфогенеза. Возможность простого и адекватного анализа, работы с большим числом животных и малым количеством анализируемых веществ является преимуществом этого объекта исследования.
Ключевые слова: планарии, регенерация, глотка, нервная система, нейропептиды.
Высокая регенерационная способность планарий как следствие их морфогенетической пластичности широко известна и изучается с давних пор (Шейман, 1984; Reuter, Kreshchenko, 2004; Salo, 2006). Исследователи изучали главным образом общие закономерности регенерационного процесса. Оказалось, что планарии по-разному проявляют свои способности к регенерации при восстановлении разных структур или частей тела (Шейман и др., 2004). Поэтому выбор органа с дифференцированной структурой и специализированной функцией, каким является глотка, представляет дополнительные возможности для анализа процесса регенерации.
СТРОЕНИЕ ГЛОТКИ
Глотка планарий - это цилиндрической формы мускулистый орган, который лежит в глоточной полости, расположенной приблизительно в середине тела (рис. 1, а, •). Глоточная полость открывается наружу ротовым отверстием, находя-
1 Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (проекты < 07-04-00452а, 08-04-00271а).
щимся на брюшной стороне. Полость глотки переходит в полость кишечника, разветвляющегося в теле планарии. Глотка прикрепляется к телу проксимальным (или базальным) участком (рис. 1, в); в этом месте расположены якорные мышцы, удерживающие ее в теле планарии. Сама глотка обладает сложной и хорошо развитой мускулатурой (рис. 1, в-д; 2, а) и, выдвигаясь наружу через ротовое отверстие, совершает движения, обеспечивающие захват и поглощение пищи, а также проталкивание ее в полость кишечника. Глотка участвует в измельчении и частичном переваривании пищи благодаря активности ферментов железистых клеток, протоки которых открываются на ее дистальном конце. Протеолитическая секреция глоточных желез дополняет мышечные усилия при проникновении глотки в пищу, способствует ее расщеплению и облегчает процесс поглощения (Jennings, 1974, 1977). Структура глотки детально изучена на морфологическом, гистологическом и ультраструктурном уровнях (Ishii, 1964, 1966; Welsh, Williams, 1970; Bowen, Ryder, 1973; Gamo, Garsia-Corrales, 1985; Asai, 1991; Bueno et al., 1997). Стенка глотки (рис. 1, в-д) состоит из нескольких слоев: эпителиальных - на-
Рис. 1. Планария Girardia tigrina: а - общий вид; • - схема расположения глотки в теле; в - глотка, головной конец тела кверху; „, д - строение стенки глотки, увеличение фрагментов 1, 2 на в. Окраска гематоксилином и эозином (в-д) гистологических препаратов толщиной 10-20 мкм. Масштаб: а - 1.8; в - 0.1; „, д - 0.02 мм.
Обозначения: Г - глотка, ГП - глоточная полость, ПГ - полость глотки, СГ - стенка глотки, ГГ - головной ганглий, НС - главные продольные нервные стволы, К - поперечная комиссура, Кш - кишечник, П - паренхима, ПМ - продольная мускулатура, РМ - радиальные мышцы, ВЭ - внутренний эпителий, НЭ - наружный эпителий, Я - ядра клеток.
ружного и внутреннего, мышечных - наружного и внутреннего и серединного паренхимного. Мышечный слой, находящийся под наружным эпителием, состоит из блоков продольных мышечных волокон, разделенных коллагеновым материалом и иногда отростками погруженных эпители-
альных клеток. Под продольными волокнами находятся кольцевые мышечные волокна, пронизанные соединительной тканью и содержащие тела погруженных в них эпителиальных клеток, а также нервные и железистые клетки. В мышечном слое глотки, подстилающем внутренний эпителий, име-
Рис. 2. Суммарное изображение (максимальная проекция) серии оптических срезов, проходящих примерно через 11-20 мкм, интактной глотки: а - мышечный цилиндр, б - нервный плексус. Иммуноцитохимическая окраска: а — ТЫТС-меченным фаллоидином; б - первичными моноклональными антителами к нейропептиду Б и вторичными РГГС-меченными иммуноглобулинами. Обозначения см. на рис. 1, масштаб: 100 мкм.
ются кольцевые, продольные и диагональные мышечные волокна. Радиальные мышечные волокна соединяют внутренний и внешний мышечные слои глотки (Bowen, Ryder, 1973). Описаны также особенности мышечных волокон глотки, которые отличаются от таковых тела (MacRae, 1963; Kobayashi et al., 1998; Orii et al., 2002; Sakai et al., 2002).
Между мышечными слоями глотки расположены фиксированные паренхимные, а также нервные, вакуолярные, мерцательные (экскреторные) клетки и железистые клетки глоточных желез, тела которых располагаются в области основания глотки, а их протоки тянутся к дисталь-ному ее концу, куда выводятся продукты желез (Ishii, 1964; Bowen, Ryder, 1973; Farnesi, Pascolini, 1973; Jennings, 1977; Gamo, Garsia-Corrales, 1985). По данным большинства исследователей, в глотке планарий отсутствуют необласты (стволовые клетки), которые распределены в паренхиме тела планарии (Br0ndsted, 1969; Baguna, 1976; Kishida, Asai, 1980; Sanchez Alvarado, Kang, 2005).
Нервная система глотки относительно автономна, однако анатомически связана с центральной нервной системой, а именно с главными (вентральными) нервными стволами (Joffe, Reuter, 1993; Kreshchenko et al., 1999). Глоточная нервная система представляет собой хорошо развитые внутренние и внешние нервные сплетения (плек-сусы), располагающиеся под мышечным и эпителиальным слоями (субмускулярный и субэпителиальный плексусы соответственно). Обе нервные сети связаны друг с другом радиальными нервами, а также продольными нервными волокнами, образуя правильную решетку (рис. 2, б).
Субэпителиальный нервный плексус формируется окончаниями чувствительных нейронов. Ближе к дистальному концу глотки у разных видов планарий имеется одно или несколько нервных кольцевых утолщений (Pascolini, 1966; Pascolini et al., 1971; Baguñá, Baluster, 1978; Reuter et al., 1996). В нервной системе глотки присутствуют все типы нейронов: сенсорные, моторные и ассоциативные, а внутри нервной сети имеются синаптические контакты. Глотка, выделенная из тела планарии, некоторое время сохраняет способность сокращаться, что обусловлено функционированием внутриглоточных рефлекторных дуг (Hanström, 1926; Bullock, Horridge, 1964).
Гистохимические и иммуноцитохимические исследования обнаружили в нервной системе глотки планарий широкий спектр нейрональных сигнальных молекул, которые содержатся в центральной нервной системе планарий и характерны для высших многоклеточных. Наличие биогенных аминов показано в глоточном нервном кольце у Dendrocoelum lacteum (Плотникова, Кузьмина, 1968; Лурье, 1975). У Dugesia lugubris, Bdellocephala punctata, Planaria torva была описана ацетилхолинэстеразная активность (Тирас и др., 1975). Исследования показали присутствие в нервной системе глотки планарий разных видов (Dugesia dorotocephala, Planaria nigra, P. torva, Dugesia tigrina, Procerodes littoralis) серотонина, катехоламинов и гистамина (Welsh, Williams, 1970; Welsh, King, 1970; Wikgren et al., 1990; Reuter, Eriksson, 1991; Reuter et al., 1995a,b,c; 1996; Mäntylä et al., 1998; Kreshchenko et al., 1999). Серотонинерги-ческая иммунореактивность наблюдалась в глотке
I
I
ll
Рис. 3. Схема перерезок, при которых исследовали регенерацию глотки у планарий: 1-5 - головные, 6—9 - хвостовые фрагменты тела; 10 - то же: зооиды, образующиеся при бесполом размножении (делении); 11 - удалена только глотка ( и); по: Крещенко, Шей-ман, 1999, с изменениями.
планарий в основном во внутреннем цилиндре, а также в волокнах, простирающихся радиально к внешнему цилиндру. На дистальном конце глотки наблюдали кольцо, состоящее из 12 серотониним-мунореактивных клеток (Reuter et al., 1996; Kresh-chenko et al., 1999). В нервных волокнах и клетках глоточной нервной системы планарий Girardia tigrina (синоним Dugesia tigrina) выявлен оксид азота (Eriksson, 1996; Gustafsson et al., 1998).
Ряд нейропептидов был обнаружен в нервной системе глотки планарий. Специфический нейро-пептид плоских червей, гомологичный нейропеп-тиду Y (NPY) позвоночных и названный нейро-пептидом F (NPF) (Maule et al., 1991), был выделен и охарактеризован у наземной планарии Artio-posthia triangulata (синоним Arthurdendyus triangu-
latus) (Сшту et al., 1992; Dougan et al., 2002). NPF локализован в нейронах центральной и периферической, в том числе и глоточной, нервной системы планарий D. lacteum, D. tigrina, Policelis ni-gra, D. lugubris, B. candida, A. triangulatus, P. littora-lis (Gustafsson et al., 2002; Halton, Maule, 2004). У D. tigrina NPF-иммунореактивность обнаружена в телах клеток и волокнах, формирующих наружную и внутреннюю глоточную нервную сети (Reuter et al., 1995a). Другой нейропептид, FMRF-амид, был обнаружен в нервных волокнах глотки у P. nigra (Wikgren et al., 1986) и байкальской планарии Fredmaniella sp. (Eriksson et al., 1990). В глотке у B. candida (Johnston et al., 1996) и P. torva (Män
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.