ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ, 2010, № 3, с. 333-344
=ЗООЛОГИЯ =
УДК 595.12:612.8
СТРОЕНИЕ ГЛИИ В НЕРВНОЙ СИСТЕМЕ ПАРАЗИТИЧЕСКИХ И СВОБОДНОЖИВУЩИХ ПЛОСКИХ ЧЕРВЕЙ
© 2010 г. Н. М. Бисерова*, И. И. Гордеев*, Ж. В. Корнева**, М. М. Сальникова***
*Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, биологический ф-т,
119991 Москва, Ленинские горы **Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742Ярославская обл., Некоузский р-н, п. Борок ***Казанский государственный университет им. В.И. Ульянова-Ленина, биолого-почвеный ф-т
420008 Казань, ул. Кремлевская, 18 Поступила в редакцию 12.05.2009 г.
Статья посвящена ультраструктурному и иммуноцитохимическому исследованию нервной системы паразитических и свободноживущих плоских червей с целью ответа на вопрос: существуют ли глиальные клетки в составе нервной ткани платод? Описана ультраструктура типов глиальных клеток, особенности миелинезации гигантских аксонов, выявлена Б^ОЬ-Ш. в центральной нервной системе цестод. Дается сравнительный анализ строения глии аннелид и платод, обсуждаются структурные, функциональные и эволюционные аспекты миелинезации гигантских аксонов, обнаруженных у цестод.
Впервые глиальные клетки были обнаружены в мозге позвоночных животных, и долгое время существовало мнение, что они отсутствуют в нервной системе низших животных. Клетки глии позвоночных занимают до 50% объема мозга, представлены широким структурным разнообразием и имеют различное происхождение: из нейроэктодермы, мезенхимы, нейромезодермы, стволовых клеток. Глия топографически разделяется на центральную (астро-циты, олигодендроциты и их производные) и периферическую — Шванновские клетки и саттели-ты, формирующие миелиновые оболочки нервов. Морфологические типы глиальных клеток отличаются строением и специфическими молекулярными маркерами, но также могут трансформироваться из одного типа в другой. Доказано, что глиальные клетки позвоночных и беспозвоночных вносят вклад в функционирование нейронов и способны воспринимать от них сигналы (Coles, Abbott, 1996); в глиальных клетках регистрируется электрофизиологический и метаболический ответ на действие многих трансмиттеров и модуляторов (Cooper, 1995). Установлены тесные функциональные взаимодействия между нейронами и глиальными клетками многих беспозвоночных.
До сих пор не понятно, на каком этапе эволюционного развития нервной системы произошла структурная и функциональная дифференцировка глиальных клеток. Ультраструктурные и иммуноци-тохимические исследования подтверждают существование глии у немертин и аннелид. Глия немер-тин представлена многочисленными мелкими клетками, обнаруженными в церебральном ганглии и в латеральных стволах. Их цитоплазма богата фибриллами, отростки образуют оболочку нейро-
нов и нейропиля, располагаясь между фибриллярной пластинкой и нервными элементами (Голубев, 1982; Сотников и др., 1994). Глиальные клетки аннелид являются обязательным компонентом нервной системы всех изученных в этом отношении видов. Они формируют оболочки ганглиев и нейропилей, отличаются наличием фибрилл и филаментов как основного компонента в составе цитоплазмы пери-кариона и отростков (Hulsebosch, Bittner, 1981). Глия кольчатых червей разделяется на кортикальную, формирующую внешнюю оболочку ганглиев, и медуллярную, участвующую в изоляции нейропилей и отростков (Голубев, 1982). Структурные отличия между кортикальными и медулярными клетками глии наиболее ярко выражены у пиявок, медуллярная глия которых представлена гигантскими гли-альными клетками нейропилей. Для них характерно постоянное число и местоположение, отчетливо выраженная зональность цитоплазмы, включающей пучки промежуточных филаментов, по своей толщине отвечающие глиальным филаментам позвоночных (Riehl, Schlue, 1998). Кортикальная оболочка представлена микроглиальными клетками, способными перемещаться (Голубев, 1970; 1982; Сотников и др., 1994). Олигохеты обладают развитой системой глио-нейронных отношений; у них обнаружен миелин, гигантские нервные волокна в составе стволов изолированы миелиноподобной оболочкой (Zoran et al., 1988). Миелиновая оболочка дождевого червя состоит из 20—200 слоев, спирально закручена на концах, в области перехвата, как и у позвоночных (Roots, Lane, 1983; Roots et al., 1991). Отличием от позвоночных является не одинаково компактное строение миелина, иногда меж-
ду мембранами остаются слои цитоплазмы в виде сэндвича (Gunther, 1976).
До сих пор не существует ответа на вопрос: имеются ли специализированные глиальные клетки в нервной системе свободноживущих и паразитических плоских червей. Обзор литературы показывает, что у турбеллярий, цестод, трематод, амфиллинид, темносефаллид и моногеней имеются клетки, формирующие оболочки ганглиев и стволов, участвующие в обертывании аксонов и участков нейропиля, природа которых неясна. Наиболее вероятной функцией этих клеток считается участие в трофической и механической поддержке, и, возможно, электрической изоляции нейронов (Rohde, 1970; Ferrero et al., 1985; Rohde, Webb, 1986; Reuter, Palmberg, 1990; Sukhdeo, Sukhdeo, 1994; Bedini, Lanfran-chi, 1998; Biserova 2000a, b; 2008a, b).
Цель работы: выявить наличие и описать строение оболочек нервной системы цестод Christianella minuta и Echinobothrium typus; провести сравнительный анализ строения оболочек центральной нервной системы (ЦНС) платод и других червей.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Взрослые половозрелые особи Christianella minuta (Trypanorhyncha), Echinibothrium typus (Di-phyllidea) из спирального клапана ската Raja clavata были выловлены в прибрежных водах Черного моря. Свободноживущие Dugesia tigrina содержатся в культуре на кафедре зоологии беспозвоночных, биологического факультета МГУ. Для ультраструктурных исследований объекты фиксировали в 2%-ном глутаровом альдегиде (SERVA, Германия) на 0.2 М фосфатном буфере с добавлением 0.1 М сахарозы, с последующей фиксацией в 2%-ной четы-рехокиси осмия (Московский химзавод) на том же буфере. После дегидратации объекты заключали в аралдит (MERK, Германия) при 37 и 60°С. Для им-муноцитохимического выявления маркера глии S100b, C. minuta и D. tigrina фиксировали в 4%-ном параформе на 0.1 М фосфатном буфере (PB), pH 7.4, отмывали и помещали в 5%-ном Triton X100 (Сигма, США) на 0.01 M PB. Преинкубация в 10%-ном растворе нормальной сыворотки крови козы (NGS) на 0.01 M PB с добавлением 1%-го Triton X100, 30 мин. Инкубация в первичных антителах: Anti-S100b из кролика 1: 20 в 0.01 M PB + 1%-ный Triton X100 + 10% NGS, 4 сут, 4°С. Промывка 0.01 M PB + 1%-ный Triton X100, 3 ч. Конъюгация со вторичными антителами: Alexa 546 антикролик из козы, 1: 300 в 0.01 M PBS, 22 ч. Промывка буфером 0.01 M PB + 0.35%-ный Triton X100, 1.5 ч, 4°С. Тотальные препараты заключали в 50%-ный глицерин на фосфатном буфере и просматривали на конфокальном микроскопе Leica TCS SPE (Германия).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
УЛЬТРАСТРУКТУРНАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ГЛИАЛЬНЫХ КЛЕТОК В НЕРВНОЙ СИСТЕМЕ ЦЕСТОД
На серийных срезах была исследована тонкая анатомия и ультраструктура ЦНС представителей класса Се8Шёа и установлено наличие глиаподоб-ных клеток в церебральных ганглиях и главных нервных стволах.
Echinobothrium typus (DiphyШdea). Парный церебральный ганглий расположен непосредственно под базальной опорной пластиной мускульного бульбуса хоботка, правая и левая доли соединены церебральной комиссурой. Нейроны посылают часть отростков вверх, вокруг бульбуса, и формируют хоботковые (передние) нервы. Другая часть отростков проходит в центральный нейропиль, и затем в главные латеральные стволы или в церебральную комиссуру. Главные стволы залегают неглубоко в субтегументальном слое.
Ганглионарные нейроны и нейроны в составе хоботковых нервов окружены рыхлой оболочкой в виде обширных электронно-светлых ограниченных мембраной резервуаров, которые отделяют церебральные ганглии от других клеточных элементов паренхимы сколекса (рис. 1а—г). Эти цитоплазма-тические расширения принадлежат клеткам, которые заполняют пространство между опорной пластиной хоботкового бульбуса и передними нервами, а также окружают доли ганглия. Их отростки, содержащие тонкодисперсный материал, редкие вакуоли и митохондрии, входят в состав хоботковых нервов, проходя параллельно нейритам, но не образуя специализированные контакты. Между отростками клеток-спутников, окружающих гангли-онарные нейроны, содержатся тонкие филаменты, заполняющие межклетники. Перикарионы глио-подобных клеток также бедны органоидами, цитоплазма содержит крупные и мелкие вакуоли и свободные рибосомы (рис. 1г). Мы относим клетки-спутники к опорным глиоподобным клеточным элементам. Их ядра встречаются на поверхности главных латеральных стволов (ГЛС), в центральной области сколекса. Отростки клеток проникают не только между нервными элементами, но заполняют пространство между крупными мышечными пучками и выделительными сосудами, вблизи ганглиев. Возможно, наряду с опорной функцией, они играют важную роль в обмене веществ. Тем не менее, имеется отчетливая специализация клеток-спутников в качестве оболочек церебрального ганглия. Отростки опорных клеток сопровождают все ган-глионарные нейроны, иногда образуя простые контакты. Филаментозный материал межклетников проникает в инвагинации ганглионарных нейронов, образуя подобие гемидесмосом (рис. 1в). В передних нервах отростки опорных клеток составляют существенную часть объема нерва, обособляя
Рис. 1. Строение оболочек в ЦНС Echinobothrium typus (а—г) и Triaenophorus nodulosus (д). а — глиальные оболочки (ГК) церебрального ганглия, стрелки — отростки клеток, ограничивающие доли ганглия; б — обертывание нейрона (Н) в виде "сэндвича": глиальные отростки (стрелки) чередуются со слоями фибриллярного матрикса (ФМ); в — структура фибриллярного матрикса, заякоренного в нейрилемму ганглионарного нейрона (стрелка); г — перикарион глиальной клетки (ГК); д — главный ствол T. nodulosus: миелиноподобное обертывание (об) нервной терминали с крупными электронноплотными везикулами (ldcv); отмечены компактный участок со склеенными мембранами (длинная стрелка) и
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.