УДК 597.442.591.147.046
МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ИНТЕРРЕНАЛОВОЙ ЖЕЛЕЗЫ И УЛЬТРАСТРУКТУРЫ ХЛОРИДНЫХ КЛЕТОК ЖАБР У ИНТАКТНОЙ И ГИПОФИЗЭКТОМИРОВАННОЙ МОЛОДИ СЕВРЮГИ ACIPENSER STELLATUS (ACIPENSERIDAE) ПРИ АДАПТАЦИИ К МОРСКОЙ ВОДЕ
© 2010 г. Л. С. Краюшкина*, О. Г. Семенова**
* Санкт-Петербургский государственный университет
** Институт физиологии РАН — ИФ, Санкт-Петербург * E-mail: krayushkina@mail.ru Поступила в редакцию 17.07.2009 г.
Исследовано влияние гипофизэктомии на состояние интерреналовой железы и ультраструктуру хлоридных клеток жабр у 18-месячной молоди севрюги Acipenser stellatus в процессе её адаптации к искусственной морской воде (14.6%е). Установлено, что гипофизэктомированная молодь, как и ин-тактная, способна поддерживать относительное постоянство осмолярности сыворотки крови при адаптации к морской воде путём перехода с гиперосмотического на гипоосмотический тип осморе-гуляции. Изменения исследованных параметров клеток интерреналовой железы (объём ядер, площадь клеток и липофильных вакуолей), происходящие у гипофизэктомированных и интактных особей в процессе адаптации к морской воде, в целом сходны, но имеют разную динамику. В отличие от многих видов костистых у осетровых гипофизэктомия не вызывает атрофии интерреналовой железы, она включается в регуляторный процесс при адаптации рыб к морской воде. Гипофизэктомия приводит к частичной деструкции органоидов у части хлоридных клеток жабр. Однако при переводе рыб в морскую воду в хлоридных клетках происходят структурные изменения, которые характерны для перехода их в экскреторное состояние, что может происходить только при активации транспортного фермента Na+/K+ — АТФ-азы этих клеток кортизолом, вырабатываемым интерреналовой железой. Результаты работы показали, что у рыб в отсутствие гипофиза реализуется функциональная связь органов оси гипоталамус (АКТГ-иммунопозитивные клетки туберального ядра) ^ ин-терреналовая железа ^ хлоридные клетки.
Ключевые слова: осетровые, гипофизэктомия, туберальное ядро, интерреналовая железа, кортизол, хлоридные клетки, осморегуляция.
Выяснение механизма поддержания осмотического гомеостаза при изменении солёности среды обитания продолжает оставаться актуальной проблемой физиологии водно-солевого обмена осетровых (Acipenseridae). В ряде исследований этого направления прослежена сопряжённость морфофункциональных изменений хлоридных клеток жабр, интерреналовой и щитовидной желёз в процессе адаптации молоди различных видов осетровых к морской (гиперосмотической по отношению к сыворотке крови) среде (Краюшкина, 1967; Краюшкина, Васильева, 1975; Краюшкина и др., 1976, 1977; Cataldi et al., 1995). При анализе роли гипоталамо-гипофизарной нейро-секреторной системы (ГГНС) в осмотической регуляции у осетровых выявлены морфофункцио-нальные изменения нейросекреторных клеток преоптического ядра в ответ на солевое воздействие (Яковлева, Комачкова, 1969; Моисеенко, 1976), а также показана сопряжённость этих изменений с динамикой осмолярности сыворотки крови в процессе адаптации молоди белуги Huso huso к морской воде (Краюшкина, Моисеенко,
1983). В этих работах изучение ГГНС было проведено при использовании методики Гомори—Габа для неспецифического окрашивания нейропеп-тидных гормонов гипоталамуса. Использование иммуногистохимических методик расширило представление о структуре преоптического ядра осетровых (Саенко, 1989), а также дало возможность проследить изменения нейрофизин-имму-нопозитивных клеток этого ядра в процессе адаптации молоди севрюги Ларвтвг stellatus к морской среде (КгаушМта, 1995) и обнаружить в туберальном ядре гипоталамуса АКТГ-иммуно-позитивные клетки, подобные адренокортико-тропным клеткам гипофиза (Краюшкина и др., 1989; Беленький и др., 1990). У гипофизэктоми-рованной молоди севрюги динамика осмолярно-сти сыворотки крови в процессе адаптации к морской воде была такой же, как динамика у интакт-ной молоди (Краюшкина и др., 1989). Эти результаты позволили авторам сделать заключение о том, что тропный гормон АКТГ-иммунопо-зитивных клеток гипоталамуса может включаться в процесс осморегуляции через парааденогипо-
физарный путь. Однако в работе отсутствовали данные по морфофункциональному состоянию интерреналовой железы и хлоридных клеток у оперированных рыб, что могло бы подтвердить или опровергнуть высказанное предположение.
Известно, что у костистых рыб (Teleostei) АКТГ гипофиза стимулирует функцию интерреналовой железы. Введение АКТГ млекопитающих стимулирует функцию интерреналовой железы у рыб, в результате чего в крови повышается уровень кор-тизола, который является доминирующим стероидным гормоном при адаптации рыб к морской среде. Повышение уровня кортизола в крови стимулирует транспорт натрия в жабрах, поскольку действие кортизола направлено на повышение активности транспортного фермента Na+/K+ АТФ-азы в эффекторных органах, участвующих у рыб в осморегуляции (Mayer, Maetz, 1967; Ilau, Yaron, 1976; Bentley, 1998). После гипофизэктомии нарушаются гипофизарно-интерреналовые взаимодействия, что приводит к изменению функциональной активности как самой железы, так и эф-фекторных органов (хлоридных клеток жабр, почек, кишечника). Гипофизэктомия у костистых вызывает атрофию интерреналовой железы (Fontaine, Hatey, 1953; Olivereau, Fromentin, 1954), снижение уровня кортикостероидов в крови. Многие виды костистых погибают после гипофизэктомии (Donaldson, McBride, 1967; Olivereau, Olivereau, 1968; Porthe-Nibelle, Lahlou, 1974; Manzon, 2002).
В настоящей работе у осетровых исследована взаимосвязь элементов функциональной оси, ответственной в значительной степени за адаптацию рыб к гиперосмотической (морской) среде: гипоталамус (ГГНС) ^ гипофиз (адренокор-тикотропные клетки) ^ интерреналовая железа ^ ^ хлоридные клетки. Подобное исследование на осетровых ранее не проводилось. Оно направлено на сравнительное изучение морфофункциональных изменений интерреналовой железы и ультраструктуры хлоридных клеток жабр у гипофизэктомированной и интактной молоди севрюги в процессе адаптации к морской среде.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
В экспериментальных исследованиях использована молодь севрюги в возрасте 1.5 года, выращенная в лаборатории ихтиологии Санкт-Петербургского государственного университета (однодневные личинки были привезены из Бертюльского осетроводного завода, Астраханская область). Две группы рыб — интактные особи (длиной 27.2 ± 0.5 см, массой 50.5 ± 2.4 г, n = = 60 экз.) и гипофизэктомированные1 (26.5 ±
1 Операции по удалению гипофиза были проведены по ранее разработанной методике (Зубова, 1972) за 4 мес. до начала эксперимента.
± 0.6 см, 45.9 ± 2.3 г, п = 55 экз.) — сначала содержали в проточных бассейнах объёмом 600 л, снабжаемых пресной водой, при плотности посадки 1 экз. на 20 л воды. Затем обе группы рыб были переведены в бассейны такого же объёма, но оснащённые замкнутой системой водоснабжения, с искусственной морской водой солёностью 14.6%о (472 мосм/л), близкой по составу и соотношению солей к воде Каспийского моря (Бруе-вич, 1937; Пахомова, Затучная, 1966). Основные параметры среды при содержании рыб в пресной и морской воде поддерживали в пределах оптимальных значений: содержание кислорода 5— 6 мг/л, рН 7.8, температура 18—19°С. В период проведения опыта рыб продолжали кормить живыми тендепедидами СШгопотш plumosus.
Пробы крови и тканей интактных и гипофиз-эктомированных (ГЭ) рыб отбирали через 1, 24, 72, 216 и 480 ч после перевода молоди из пресной воды в солёную; контролем служили пробы, отобранные у рыб соответствующих групп перед пересадкой в морскую воду (исходное состояние).
Пробы крови (около 5 мл) отбирали шприцем из хвостовой вены и помещали в центрифужные пробирки. После коагуляции кровь центрифугировали (20 мин, 800 об./мин) и отбирали чистую сыворотку. Для определения осмолярности использовали цельную сыворотку крови, для определения концентрации катионов сыворотку разводили в 100 раз. Для определения содержания кортизола часть цельной сыворотки (около 2 мл) переносили в криопробирки, которые помещали в морозильную камеру, где пробы хранили при температуре —80°С до момента определения концентрации гормона. Для гистологического исследования фиксировали мозг и кусочки почки с ин-терреналовыми железами в жидкости Буэна; для электронной микроскопии — жаберные лепестки в смеси 3%-ного глутаральдегида и 1.5%-ного па-раформальдегида в 0.15 М растворе какодилатно-го буфера. Жаберные лепестки фиксировали в течение 2 ч, затем постфиксировали в 1%-ном растворе четырёхокиси осмия и заливали в Эпон-812. Ультратонкие срезы контрастировали уронил ацетатом и цитратом свинца и просматривали в электронном микроскопе "Тесла" и "Цейс-ЕМ900".
Гистологическую обработку мозга и почки проводили по обычной методике (Ромейс, 1953). Окрашивали азокармином по Гейденгайну серийные срезы мозга для контроля чистоты операций по удалению гипофиза, а также срезы почки с ин-терреналовыми железами. Для характеристики изменений морфофункционального состояния интерреналовой железы использовали следующие критерии: особенность структуры клетки, объём их ядер — для оценки уровня синтетической активности железы (Хесин, 1967), площадь клеток и степень вакуолизации плазмы — для
оценки уровня накопления и выведения липо-фильных предшественников стероидных гормонов. Среднюю площадь клеток интерреналовой железы определяли путём деления произвольно выбранной площади железы (1400 мкм2) на число ядер, которые располагаются на этой площади. Степень вакуолизации определяли по изменению площади вакуолей в клетке, образующихся на месте липофильных предшественников стероидных гормонов после применённого метода гистологической обработки. Площадь вакуолей определяли на установке "Система анализа изображения" с использованием специальной компьютерной программы (IM-AN, Медицинская академия в Познани, Польша). Содержание кортизола в сыворотке крови определяли с помощью процедуры энзимо -связывающего иммунос орбционного анализа (ELISA) при использовании коммерческого набора реактивов производства "Алкор-био" (Санкт-Петербург), приготовленны
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.