244
РЕУНОВ И ДР.
Li Z.S., Murphy J.B., Furness J.B., Young H.M., Cambell G. Relationships between nitric oxide synthase, vasoactive intestinal peptide and substance P immunoreactivities in neurons of the amphibian intestine // J. Auton. Nervous System. 1993. Vol. 44. P. 197-206.
Olsson C., Holmgren S. PACAP and nitric oxide inhibit contractions in the proximal intestine of the Atlantic cod Gadus morhua II J. Exp. Biol. 2000. Vol. 203. P. 575-583.
Olsson C., Karila P. Coexistence of NADPH-diaphorase and vasoactive intestinal polypeptide in the enteric nervous sys-
tem of the Atlantic cod (Gadus morhua) and the spiny dogfish (Squalus acanthias) // Cell Tissue Res. 1995. Vol. 280. P. 297-305.
Rodrigo J., Uttenthal L.O., Peinado M.A. et al. Distribution of nitric oxide synthase in the esophagus of the cat and monkey // J. Auton. Nervous System. 1998. Vol. 70. P. 164-179.
Schleiffer R., Raul F. Nitric oxide and the digestive system in mammals and non-mammalian vertebrates // Comp. Bio-chem. Physiol. A. 1997. Vol. 118. P. 965-974.
БИОЛОГИЯ МОРЯ, 2004, том 30, № 3, с. 244-246
УДК 576.371:593.96:597.587.9 ЦИТОЛОГИЯ
УЛЬТРАСТРУКТУРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГЕРМИНАТИВНЫХ ГРАНУЛ И МИТОХОНДРИЙ У APOSTICHOPUS JAPONICUS (ECHINODERM AT А: HOLOTHUROIDEA) И PLEURONECTES ASPER (TELEOSTEI: PLEURONECTIDAE)1
© 2004 г. А. А. Реунов1, С. Ю. Незнанова2, Я. Н. Александрова1, В. В. Исаева1'2
Институт биологии моря ДВО РАН, Владивосток 690041 2Дальневосточный государственный университет, Владивосток 690000 e-mail: inmarbio@mail.primorye.ru
Статья принята к печати 5.11.2003 г.
С применением трансмиссионной электронной микроскопии рассмотрено взаимодействие герминативных гранул с митохондриями у голотурии Apostichopus japonicus и камбалы Pleuronectes asper. В гениальных клетках обоих видов митохондрии группируются вокруг герминативных гранул и контактируют с ними. У митохондрий, взаимодействующих с герминативной субстанцией, отмечено постепенное исчезновение наружной мембраны. В дальнейшем происходит рассеивание глобул митохондриального матрикса, содержащих митохондриальные кри-сты. Предполагается, что субстанция митохондриального матрикса участвует в формировании и функционировании зародышевой плазмы как у беспозвоночных, так и у позвоночных животных.
Ключевые слова: голотурии, костистые рыбы, зародышевая плазма, митохондрии, ультраструктура.
An ultrastructural study of the interaction of germinal granules and mitochondria in Apostichopus japonicus (Echinodermata: Holothuroidea) and Pleuronectes asper (Teleostei: Pleuronectidae). A. A. Reunov1, S. Yu. Neznano-va2, Ya. N. Alexandrova1, V. V. Isaeva1,2 (institute of Marine Biology, Far East Branch, Russian Academy of Sciences, Vladivostok 690041; 2Far Eastern State University,Vladivostok 690000)
The interaction of germ plasm bodies and mitochondria in the gonial cells of the holothurian Apostichopus japonicus and the fish Pleuronectes asper was studied by transmission electron microscopy. Initially, the mitochondria and the germinal bodies were aggregated. The outer membranes of mitochondria contacting germinal bodies gradually disappeared. The mitochondrial derivatives devoid of outer membranes were later dispersed in the cytoplasm. It is assumed that the dispersed material of mitochondrial derivatives is involved in the germ plasm function mechanism of invertebrates as well as vertebrates. (Biologiya Morya, Vladivostok, 2004, vol. 30, no. 3, pp. 244-246).
Key words: holothurians, teleostean fishes, germ plasm, mitochondria, ultrastructure.
Дифференциация первичных половых клеток в гаметы обусловлена активностью субстанции зародышевой плазмы, содержащей зародышевые, или половые, детерминанты в цитоплазме данных клеток. Ультраструктурная организация зародышевой плазмы эмбриональных и половых клеток много-
клеточных животных на различных стадиях жизненного цикла описана как гранулярная (germ plasm granules, polar granules), гранулярно-фибриллярная, более или менее диффузная (germinal bodies, chromatoid bodies, nuage) (Eddy, 1975; Matova, Coolcy, 2001; Исаева, Реунов, 2001).
'Работа выполнена при поддержке грантов Российского фонда фундаментальных исследований (№ 03-04-49544), РФФИ-Приморье (№ 01-04-96930), Минпромнауки (НШ № 1219.2003.4), Дальневосточного и Сибирского отделений РАН, а также грантов ДВО РАН "Реакция морской биоты на изменения природной срсды и климата" и "Методология мониторинга морского биоразнообразия".
УЛЬТРАСТРУКТУРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
245
Характерной особенностью субстанции зародышевой плазмы, обнаруженной у представителей различных таксонов, является сс контакт с митохондриями (Williams, 1989; Inouc, Shirai, 1991; Flores, Burns, 1993; Klag, Bilinski, 1993; Wilsch-Braiminger et al., 1997; Matova, Cooley, 2001). Несмотря на широкое обсуждение этого феномена в литературе (Saffman, Lasko, 1999; Reimov et al., 2000; Исаева, Реунов, 2001; Matova, Cooley, 2001), его значение до сих пор не получило объяснения.
Благодаря использованию молскулярно-биологичсских методов исследования показано, что в состав герминативной субстанции половых клеток дрозофилы и лягушки Xenopus входит рибосомная рибонуклеиновая кислота (РНК) митохондрий (Ding, Lipshitz, 1993; Kobayashi et al., 1993, 1998). Выявлено присутствие митохондриальной рибосомной РНК в полярных гранулах ооцитов дрозофилы (Iida, Kobayashi, 1998; Kashikawa et al., 1999), терминальных гранулах ооцитов Xenopus (Kobayashi et al., 1998) и хроматоидных телах тур-беллярий (Sato et al., 2001). Предполагается, что продукты митохондриального генома включены в механизм функционирования зародышевой плазмы. Тем не менее до сих пор остается неясным, каким образом нуклеиновые кислоты митохондрий попадают в эти структуры.
Рис. 1. Герминативные гранулы и митохондрии в гениальных клетках камбалы Р1еигопес1е$ аярег. А - митохондрия с целостной наружной мембраной (маленькая стрелка), контактирующая с терминальными гранулами; митохондрия с частично утраченной наружной мембраной (короткие стрелки) и безмембраппая митохондриальпая глобула (большая стрелка). Б - безмембранные митохондриальные глобулы (стрелки), рассеянные в цитоплазме, и остаточные кристы мито-хондриальных глобул (короткие стрелки). Обозначения: п -ядро, пт - ядерная мембрана, звездочка - субстанция герминативных гранул. Масштаб 0.5 мкм.
Ультраструктурное исследование сперматогониев морского ежа Anthocidaris crassispina показало, что митохондрии способны освобождать матрикс в цитоплазму, где вещество матрикса включается в материал детерминантов половой плазмы - nuage (Reunov et al., 2000). Не исключено, что данный механизм и является способом проникновения молекул митохондриального происхождения в структуры зародышевой плазмы, присутствующей в цитоплазме. Для доказательства или опровержения этого предположения необходимо исследование особенностей взаимодействия герминативной субстанции и митохондрий в клетках половой линии у широкого спектра представителей многоклеточных животных.
Целью данной работы является ультраструктурнос исследование особенностей взаимодействия герминативной субстанции и митохондрий в гениальных клетках голотурии Apostichopus japonicus и камбалы Pleuronectes asper - беспозвоночных и позвоночных представителей вторичноротых животных.
Материал и методика. Экземпляры желтоперой камбалы Pleuronectes asper выловлены в Уссурийском заливе в 2002 г. (рейс на MPC "5005"). Самцов идентифицировали путем диссекции гонад и выявления мужских гамет методом световой микроскопии. Для ультраструктурного исследования мелкие кусочки гонад пяти самцов фиксировали в течение 2 ч 2.5% глютаральдегидом, приготовленным на 0.1 M
Рис. 2. Герминативные гранулы и митохондрии в гениальных клетках голотурии Арс/яНс/юркя )аротси$. А - митохондрии, сгруппированные вокруг субстанции герминативной гранулы и контактирующие с пей (стрелки); Б - безмембраппые митохондриальные глобулы (большие короткие стрелки), контактирующие с субстанцией герминативной гранулы (звездочка), и рассеивающиеся митохондриальные глобулы (стрелки), содержащие остаточные кристы (маленькие короткие стрелки). Масштаб 0.5 мкм.
246
РЕУНОВ И ДР.
какодилатном буфере (рН 7.4), с последующей фиксацией 2% раствором четырехокиси осмия на том же буфере. Затем материал обезвоживали в спиртах и ацетоне и заливали в эпон-аралдит. Ультратонкие срезы получены с применением ультрамикротома Reichert-Ultracut Е. Срезы, окрашенные уранил-ацетатом и цитратом свинца, изучали и фотографировали с помощью трансмиссионного электронного микроскопа JEOL-JEM 100В.
Голотурию Apostichopus japonicus собирали в зал. Восток Японского моря в районе Биологической станции "Восток" ИБМ ДВО РАН в мае-июне 2003 г. Образцы для трансмиссионной электронной микроскопии фиксировали 2.5% глютаральдсгидом на 0.05 М какодилатном буфере с добавлением NaCl до тоничности 1100 моем, затем постфиксировали 2% раствором четырехокиси осмия на том же буфере. После промывки в буфере материал обезвоживали в спиртах и ацетоне и заливали в смолу Spurr. Тонкие срезы изготавливали на ультратомс Rcichcrt-Ultracut Е, контрастировали уранилацета-том и цитратом свинца и изучали на трансмиссионном электронном микроскопе JEOL-JEM 100В.
Результаты и обсуждение. В процессе сравнительного ультраструктурного исследования гениальных клеток трепанга и камбалы показано, что характерной особенностью этих клеток является наличие рыхлых, не окруженных мембраной электронно-плотных гранул, морфологически соответствующих структурам, в англоязычной литературе именуемым "germinal bodies" (см.: Saffman, Lasko, 1999; Matova, Cooley, 2000). И у Pleuronectes asper, и у Apostichopus japonicus такие герминативные гранулы окружены митохондриями (рис. 1А, 2А). Во многих случаях митохондрии находятся в непосредственном контакте с субстанцией герминативных гранул (рис. 1А, 2А). Некоторые митохондрии, контактирующие с герминативной субстанцией, сохраняют целостную структуру, но у многих отмечено постепенное исчезновение наружной мембраны, что приводит к возникновению безмембранных
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.