ВОПРОСЫ ИХТИОЛОГИИ, 2014, том 54, № 5, с. 620-623
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 597.553.2.574.22.591.14
УЛЬТРАСТРУКТУРА ХЛОРИДНЫХ КЛЕТОК ЖАБЕРНОГО ЭПИТЕЛИЯ МОЛОДИ СИМЫ ОМСОЯИУМСИШ МЛБОи (SALMONГОAE) ПРИ ИЗМЕНЕНИИ СОЛЁНОСТИ ВОДЫ © 2014 г. В. А. Колобов
Научно-образовательный комплекс "Приморский океанариум " Дальневосточного отделения РАН — Океанариум ДВО РАН, Владивосток Е-таП: primocean@yandex.ru Поступила в редакцию 01.10.2012 г.; после доработки — 20.01.2014 г.
Ключевые слова: сима ОпсогНусНт та8ои, солевая толерантность, адаптация, хлоридные клетки. БО1: 10.7868/80042875214040043
В жизненном цикле эвригалинных видов рыб в ходе миграций из рек в море изменяется солёность среды обитания. При этом успех адаптации зависит от их способности перестраивать свой водно-солевой обмен с гипоосмотического типа регуляции на гиперосмотический и обратно. Молодь симы Oncorhynchus masou живёт в пресной воде год и более. К концу пресноводного периода мальки подвергаются преадаптации к океанической жизни и в процессе смолтификации приобретают способность адаптироваться к морской воде (Varsamos et al., 2005). С этой точки зрения молодь симы является удобным объектом для исследования приспособительных реакций организма к изменяющимся солёностным условиям среды. Основным осморегулирующим органом у рыб являются жабры, где ведущую роль в транспорте ионов играют хлоридные клетки (Evans, Claiborne, 2008), морфология которых при переходе молоди симы из пресной воды в солёную мало изучена.
Цель работы — исследовать распределение и структуру хлоридных клеток жаберного эпителия у молоди симы при изменении солёности воды.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Исследования проведены в апреле 2008 г. на молоди симы в возрасте 16 мес. (длина по Смитту 81—111 мм), полученной с Рязановского экспериментально-производственного рыбоводного завода Приморского края. Рыб перевезли в аквари-альную Института биологии моря ДВО РАН и содержали в аквариумах объёмом 100 л с аэрируемой пресной водой; кормили ежедневно фаршем, приготовленным из минтая Theragra chalcogramma. После адаптации к условиям аква-риальной (7 сут.) их разделили на четыре группы
(по 30 особей в каждой). Опытные группы 1, 2 и 3 пересадили в воду с солёностью соответственно 10, 20 и 30%с; рыб контрольной группы содержали в пресной воде. Продолжительность эксперимента составила 14 сут.
Для исследования ультраструктуры жаберного эпителия фрагменты 2-й и 3-й жаберных дуг длиной 3 мм фиксировали в охлаждённом до 4°С 2%-ном растворе глутаральдегида-параформальдеги-да на 0.1 М какодилатном буфере (рН 7.4) с последующей дофиксацией в 1%-ном растворе четы-рёхокиси осмия при той же температуре в течение 1 ч. Материал контрастировали в 2%-ном спиртовом растворе уранилацетата, обезвоживали по общепринятой методике и заливали в смесь эпон 812—аралдит. Ультратонкие срезы, приготовленные на ультратоме Reichert Ultracut E, после дополнительного контрастирования цитратом свинца просматривали и фотографировали на трансмиссионных электронных микроскопах Libra-120 и JEM-100S.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В ходе проведённого эксперимента выявлено, что молодь симы хорошо адаптируется к воде с солёностью 10, 20 и 30%. Рыбы активно питаются и сохраняют подвижность на протяжении всего эксперимента. Выживаемость в опытных группах 1, 2 и 3 составила соответственно 96.7, 100 и 93.4%.
Жаберный аппарат молоди симы имеет типичное для костистых рыб строение (Olson, 2002): состоит из четырёх парных жаберных дуг, симметрично расположенных по обе стороны глотки. В каждой жаберной дуге имеется поддерживающий хрящевой скелет. На выпуклой стороне каждая дуга несёт два ряда жаберных филаментов, по обе
УЛЬТРАСТРУКТУРА ХЛОРИДНЫХ КЛЕТОК ЖАБЕРНОГО ЭПИТЕЛИЯ
621
Рис. 1. Строение жаберного эпителия молоди симы Опеогкупекш шазоы в пресной воде: а — общий вид эпителия; б — участок светлой хлоридной клетки, видны митохондрии с плотным матриксом. Масштаб: а — 5.0, б — 0.2 мкм. 1 — покровная клетка, 2 — светлая хлоридная клетка, 3 — тёмная хлоридная клетка, 4 — недифференцированная хло-ридная клетка, 5 — митохондрии, 6 — ядро, 7 — микроворсинки, 8 — цитоплазма.
стороны от которых отходят многочисленные жаберные лепестки, или ламеллы 2-го порядка, покрытые тонким эпителием и включающие многочисленные мелкие кровеносные сосуды. Внутри каждого филамента проходит поддерживающая его тонкая полоска хряща.
У контрольных рыб (пресная вода) эпителий ламелл и филаментов имеет разную толщину и различается по клеточному составу. Эпителий ламеллы содержит два—три слоя клеток. Он состоит из недифференцированных базальных клеток и покровных клеток уплощённой формы, которые разделены между собой опорными клетками. Опорные клетки состоят из тела, в котором находится крупное ядро, и длинных тонких отростков. Соединяясь друг с другом, они формируют стенки капилляров. В ламеллярном эпителии слизистые клетки отсутствуют, а хлоридные клетки встречаются значительно реже, чем в эпителии филамента.
В эпителии филамента выделяются афферентный и эфферентной участки и межламеллярный эпителий, состоящий из трёх и более слоёв клеток. Базальный слой образован недифференцированными клетками, средний — клетками на разных стадиях дифференцировки, а поверхностный представлен преимущественно покровными эпителиоцитами кубической или уплощённой формы, среди которых располагаются слизистые и хлоридные клетки. Покровные, или респираторные, клетки соединены друг с другом плотными межклеточными контактами, они выполняют барьерную и респираторную функции (Wilson, Laurent, 2002). Высота их зависит от места локализации. Эпителий филаментов включает более
высокие покровные клетки, чем эпителий ламелл. Апикальная поверхность покровных клеток покрыта микроворсинками и образует невысокие гребни. Цитоплазма плотная, с хорошо развитым гранулярным эндоплазматическим ретикулумом. Слизистые клетки расположены преимущественно в межламеллярных участках эпителия. Они имеют округлую, слегка вытянутую в базально-апикальном направлении форму. В активно сек-ретирующих слизистых клетках ядро располагается в базальной части. Хлоридные клетки (крупные клетки округлой формы) локализованы вблизи кровеносных сосудов. Их цитоплазма содержит развитую тубулярную систему, которая представлена плотной сетью тесно связанных между собой микроскопических трубочек, находящихся в тесном контакте с митохондриями. В базальной части клеток тубулярная система сливается с базальным лабиринтом, образованным инвагинациями базальной мембраны клетки. В поверхностном слое межламеллярного эпителия клетки располагаются в четыре—пять рядов (рис. 1а).
В жаберном эпителии встречаются светлые и тёмные хлоридные клетки. Эти клетки легко идентифицируются по месту их локализации и особенностям ультраструктуры. Светлые хлорид-ные клетки — крупные, округлые, с электронно-светлой цитоплазмой, в которой располагается большое количество митохондрий, имеющих электронно-плотный матрикс. Тёмные хлоридные клетки — более мелкие, каплевидной формы, в отличие от светлых хлоридных клеток имеют электронно-плотную цитоплазму (рис. 1а). В поверхностном слое эпителия зрелые светлые хло-ридные клетки располагаются преимущественно
622 КОЛОБОВ
8 1 5
5 7 9
2 5 14 10
Дк ч ■■■ 6 3 2
(а) 4 (б) Ф
14
11
11
14
13 2
13 12 1
Гв)1 iM t li_i
Рис. 2. Строение жаберного эпителия молоди симы Опеогкупекш шазоы, содержащейся в воде разной солёности: а — хлоридные клетки, солёность 20%с>; б — участок хлоридной клетки, 10%с>; в — общий вид эпителия, 30%о. Масштаб: а — 1.0, б - 0.2, в - 1.5 мкм.
1 — покровная клетка, 2 — хлоридная клетка, 3 — вспомогательная клетка, 4 — кровеносный сосуд, 5 — митохондрии, 6 — ядро, 7 — микроворсинки, 8 — апикальная ямка, 9 — плазматическая мембрана, 10 — тубулярный ретикулум, 11 — слизистая клетка, 12 — эритроцит, 13 — дегенерирующая клетка, 14 — внешняя среда.
в межламеллярных участках у основания жаберных ламелл и реже — на ламеллах в непосредственном контакте с мембраной капилляров. Клетки имеют округлую форму, вытянутую в ба-зально-апикальном направлении, с хорошо заметными митохондриями и тубулярным ретику-лумом; они располагаются как поодиночке, так и группами из нескольких контактирующих между собой клеток. Выпуклая апикальная часть клеток содержит микроворсинки и формирует невысокие микрогребни (рис. 1а). Митохондрии овальной формы располагаются в центральной и ба-зальной частях клеток и имеют электронно-плотный матрикс (рис. 1б). Доля светлых хлоридных клеток в общей популяции зрелых хлоридных клеток составляет 80%. В нижних слоях эпителия присутствуют малодифференцированные хло-ридные клетки с малым количеством митохондрий, слаборазвитой тубулярной системой и большим ядром.
У опытных рыб после 14 сут. адаптации к морской воде в верхнем слое жаберного эпителия встречаются зрелые хлоридные клетки одного типа. Строение этих клеток типично для рыб, обитающих в морской воде (Evans et al., 2005). Хло-
ридные клетки присутствуют как у основания жаберных ламелл, так и в межламеллярном промежутке. У рыб в воде солёностью 10, 20 и 30% эти клетки отличаются по своей ультраструктуре незначительно. Общее количество хлоридных клеток больше, чем в контрольной группе (пресная вода). С увеличением солёности возрастает число митохондрий, увеличивается просвет трубочек тубулярной системы. Рядом со зрелыми хлоридными клетками отмечаются вспомогательные клетки (рис. 2а). Апикальная поверхность зрелых хлоридных клеток образует апикальные ямки и контактирует с внешней средой, базальная часть — с кровеносными сосудами. Апикальная часть хлоридных клеток прикрыта респираторными клетками в большей степени, чем у рыб в пресной воде. Микрогребни и микроворсинки развиты слабо. Некоторые хлоридные клетки погружены в эпителиальный слой и контактируют с кровеносными сосудами. Удлинённые крупные митохондрии имеют электронно-светлый матрикс (рис. 2б) и располагаются равномерно по всей цитоплазме, за исключением узкой апикальной зоны. Тубулярная система типичная для хлоридных клеток морских рыб с корот-
УЛЬТРАСТРУКТУРА ХЛОР
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.