БИОЛОГИЯ МОРЯ, 2005, том 31, № 2, с. 134-137
УДК 591.463.2 БИОЛОГИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ
РЕЗОРБЦИЯ ГАМЕТ В СЕМЕННИКАХ МОРСКОЙ ЗВЕЗДЫ ASTERINA PECTINIFERA (MUELLER ЕТ TROSCHEL, 1842)1
© 2005 г. А. В. Калачев, А. А. Реунов
Институт биологии моря ДВО РАН, Владивосток 690041 e-mail: akalachev@imb.dvo.ru
Статья принята к печати 30.06.2004 г.
Описан процесс резорбции сперматозоидов в семенниках морской звезды Asterina pectinifera. Показано, что способ резорбции мужских гамет у данного вида отличается от такового у морских звезд Asterias vulgaris (см.: Walker, 1980, 1982), A. amurensis и Aphelasterias japonica (см.: Касьянов и др., 1980). У перечисленных видов резорбцию невыметанных сперматозоидов осуществляют вспомогательные клетки, трансформирующиеся в подвижные фагоциты. У A. pectinifera эту функцию выполняют целомоциты, мигрирующие в гонаду. Полученные данные позволяют говорить о наличии различных механизмов резорбции невыметанных мужских гамет в гонадах морских звезд.
Ключевые слова: морские звезды, целомоциты, вспомогательные клетки, резорбция гамет.
Gamete resorption in testes of the sea star Asterina pectinifera (Mueller et Troschel, 1842). A. V. Kalachev, A. A. Reunov (Institute of Marine Biology, Far East Branch, Russian Academy of Sciences, Vladivostok 690041)
Sperm resorption in testes of the sea star Asterina pectinifera is described. This process in A. pectinifera differs from the mode of sperm resorption in the sea stars Asterias vulgaris (Walker, 1980, 1982), A. amurensis, and Aphelasterias japonica (Kasyanov et al., 1980). In the latter three species, motile phagocytes derived from accessory cells resorb the waste sperm. In A. pectinifera, this function is fulfilled by coelomocytes, which migrate into the gonadal lumen. Thus, sea stars exhibit various ways of resorbing waste sperm. (Biologiya Morya, Vladivostok, 2005, vol. 31, no. 2, pp. 134-137).
Key words: sea stars, coelomocytes, accessory cells, gamete resorption.
В течение годичного гонадного цикла в половых железах иглокожих наблюдаются сезонные изменения, описанные у представителей всех классов Echinodermata (Patent, 1969; Masuda, Dan, 1977; Новикова, 1978; Касьянов и др., 1980; Walker, 1980; Mladenov, 1986; Хотимченко и др., 1993; Яковлев, 1993; Reunov et al., 1994; Ramofafia et al., 2001). Показано (Lane, Lawerence, 1979; Касьянов, 1989; Хотимченко и др., 1993), что одним из ключевых регуляторных механизмов га-метогенеза является постнерестовая резорбция невыметанных гамет. Тем не менее цитологические механизмы резорбции до сих пор недостаточно изучены, в связи с чем необходимы дальнейшие электронно-микроскопические исследования.
Механизмы резорбции сперматозоидов в семенниках морской звезды Asterias vulgaris (см.: Walker, 1980, 1982) описаны на уровне электронной микроскопии, морских звезд A. amurensis, Asterina pectinifera (Новикова, 1978; Касьянов и др., 1980) и Aphelasterias japónica (Касьянов и др., 1980) - на уровне световой микроскопии. На ультраструктурном уровне показано, что у A. vulgaris вспомогательные клетки, образующие центральную часть сперматогенных "колонок", по окончании сперматогенеза дают начало подвижным фагоцитирующим клеткам, которые видны в просвете семенника. В конце процесса резорбции часть фагоцитирующих клеток мигрирует к базальной мембране, возвращаясь к "структурной" функции, где они вновь принимают участие в формировании спер-матогенных "колонок" (Walker, 1980, 1982). Подобный способ резорбции гамет с участием вспомогательных клеток описывает Новикова (1978) для A. amurensis и A. pectinifera. По данным Касьянова с соавторами (Касьянов и др., 1980), у A. amurensis и A. japónica резорбцию остаточных гамет выполняют вспомогательные клетки, но у морской звезды A. pectinifera
этот процесс, скорее всего, осуществляется мигрирующими в гонаду амебоцитами, а не вспомогательными клетками. Таким образом, существуют противоречивые мнения о способе постнерестовой резорбции гамет у A. pectinifera. Целью данного ультраструктурного исследования является уточнение механизма постнерестовой резорбции остаточных гамет в семенниках морской звезды A. pectinifera.
Материал и методика. Особи морской звезды Asterina pectinifera (Mueller et Troschel, 1842) были собраны в мае-сентябре 2002 г. в б. Емар Японского моря. Для электронной микроскопии кусочки гонад фиксировали в 2.5% глютараль-дегиде, приготовленном на 0.2 М какодилатном буфере (рН 7.4) с добавлением NaCl до тоничности морской воды в течение 2 ч при температуре 4°С, затем дофиксировали в 2% растворе четырехокиси осмия в течение 1 ч при комнатной температуре. После обезвоживания в спиртах и ацетоне возрастающей концентрации материал заключали в эпон-арал-дит. Препараты, окрашенные 2% раствором уранилацетата и цитратом свинца, исследовали и фотографировали с помощью трансмиссионного электронного микроскопа JEM-100B.
Результаты. К концу нереста гонада морской звезды Asterina pectinifera сильно уменьшается в размерах. В просвете гонады наблюдаются остаточные сперматозоиды. На складках базальной мембраны располагаются группы сперма-тогониев, окруженные вспомогательными клетками (рис. 1А). Последние представляют собой небольшие жгутиковые клетки с расширенной апикальной частью (рис. 1Б), прикрепленные к базальной мембране (рис. 1А). Ядро имеет неправильную форму. В цитоплазме видны митохондрии, липидные капли, небольшие электронно-светлые вакуоли. Гетерофагосо-мы с фагоцитированными спермиями в цитоплазме вспомогательных клеток не отмечены.
Работа выполнена при поддержке гранта Минпромнауки (№ НШ 1219.2003.04).
Рис. 1. Сперматогонии и вспомогательные клетки (А), вспомогательная клетка (Б), фагоцит в просвете семенника (В) и амебоцит в ге-мальном синусе (Г) в постнерестовый период в гонаде морской звезды AsterinaресИт/ега. Обозначения: вк - вспомогательные клетки, гс - гемальный синус, пк - половые клетки, пс - просвет семенника, сг - сперматогоний, фг - фагоцит, я- ядро. Стрелка указывает на жгутик, наконечник стрелки - на место прикрепления вспомогательной клетки к базальной мембране. Масштаб: А, Г - 5 мкм; Б -1 мкм; В - 3 мкм.
Кроме вспомогательных клеток в гонаде присутствуют фа- различных размеров. По периферии клеток часто наблюдаются гоциты (рис. 1 А, В). Эти клетки имеют электронно-плотное ядро, выросты цитоплазмы. Морфологически сходные с фагоцитами часто неправильной или бобовидной формы, с хорошо выражен- клетки также обнаруживаются в гемальном синусе (рис. 1Г).
ным ядрышком. В электронно-плотной цитоплазме содержатся
Согласно нашим наблюдениям, фагоциты, присутст-
митохондрии и многочисленные электронно-светлые вакуоли вующие в просвете семенника, принимают участие в резорб-
136
КАЛАЧЕВ, РЕУНОВ
Рис. 2. Резорбция сперматозоида фагоцитом у морской звезды Asterina pectinifera. А - поглощение сперматозоида фагоцитом; Б - фагоцитированный спермий в цитоплазме фагоцита; В - гетерофагосома, сформированная несколькими сперматозоидами; Г - заключительные этапы дегенерации гетерофагосомы; Д - полость, сформировавшаяся на ее месте; Е - скопление закрученных мембран на месте исчезнувшей полости. Обозначения: ж - жгутик сперматозоида, с - сперматозоид, ф - гетерофагосома, я - ядро. Стрелки указывают на отростки фагоцита, окружающие сперматозоид; наконечники стрелок - на остатки резорбируемого материала; звездочка - скопление мембран на месте исчезнувшей полости. Масштаб 1 мкм.
ции сперматозоидов. В ходе этого процесса они образуют выросты цитоплазмы, которые окружают резорбируемый спермий (рис. 2А, Б). Часто в цитоплазме фагоцитов можно наблюдать несколько сперматозоидов (рис. 1В). Фагоцитированные спермии объединяются в составе гетерофагосом (рис. 2В). В поздних гетерофагосомах появляются электронно-светлые участки (рис. 2Г). В заключение на месте гетерофагосомы образуется полость (рис. 2Д), в которой присутствуют лишь остатки электронно-плотного материала. Затем полости исчезают, по-видимому, в процессе их сжатия окружающей цитоплазмой. На месте исчезнувших полостей можно наблюдать скопления закрученных мембран (рис. 2Е), которые также вскоре исчезают.
Обсуждение. Результаты нашего исследования свидетельствуют о том, что обнаруживаемые в полости семенника
морской звезды Asterina pectinifera фагоциты являются скорее мигрировавшими в просвет гонады целомоцитами, чем видоизмененными вспомогательным клеткам. Это подтверждается морфологическими различиями вспомогательных клеток и фагоцитов. Первые представляют собой прикрепленные к ба-зальной мембране жгутиковые клетки; гетерофагосомы со спермиями в их цитоплазме не обнаружены. В отличие от вспомогательных клеток, фагоциты не имеют жгутика, практически вся цитоплазма этих клеток заполнена большим количеством электронно-светлых вакуолей разного размера и гетерофагосомами на разных этапах дегенерации. Следует отметить отсутствие переходных стадий от прикрепленных к базальной мембране вспомогательных клеток к фагоцитам. Кроме того, ультраструктурная организация фагоцитов из
просвета гонады сходна с таковой амебоцитов, наблюдаемых в гемальном синусе.
Подобную морфологию имеют амебоциты и других иглокожих, например, фагоцитирующие амебоциты морской звезды Dermasterias imbricata (см.: Kaneshiro, Karp, 1980) и амебоциты из целомической жидкости голотурий Aposticho-pus japonicus и Cucumaria japónica (см.: Елисейкина, Магар-ламов, 2002).
Считают, что целомоциты способны проникать из це-лома в различные органы и ткани, где они функционируют подобно макрофагам в тканях млекопитающих (Исаева, 1994; Chia, Xing, 1996). Местом, откуда мигрируют фагоциты в просвет гонады, очевидно, является гемальный синус, где в течение всего репродуктивного цикла наблюдается большое количество подобных клеток. Не ясно, однако, как фагоциты покидают гонаду по окончании процесса резорбции остаточных сперматозоидов. Возможно, что после резорбции гамет они мигрируют в гемальный синус через его стенку, которая у иглокожих состоит из рыхлого матрикса (Reunov et al., 1994).
Полученные результаты подтверждают данные предыдущих авторов (Кас
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.