СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ, 2015, том 29, № 3, с. 201-212
_ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ _
ИССЛЕДОВАНИЯ
УДК.591.48:612:597.8
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИНТРАОРАЛЬНОЙ ВКУСОВОЙ СУБСИСТЕМЫ С СЕНСОРНЫМИ СИСТЕМАМИ ДИСТАНТНОГО ДЕЙСТВИЯ
У РЫБ
© 2015 г. Г. В. Девицина, Т. В. Головкина, Ф. С. Лобырев
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, биологический факультет 119234, Москва Ленинские Горы 1, стр. 12 Е-та11: gdevicyna@mail.ru
Поступила в редакцию 05.03.2015 г.
Методом электронной сканирующей микроскопии исследованы изменения в морфологии и ультраструктуре вкусового рецепторного аппарата в трёх отделах орофарингиальной полости у рыб (радужная форель Рагаза1то mykiss) в условиях хронического выключения зрительной и обонятельной рецепции. Показано, что выключение как обонятельной, так и зрительной рецепции вызывает достоверные изменения в морфологии интраорального вкусового аппарата, сходные по интенсивности и динамике их проявления. В условиях хронической сенсорной депривации происходит активация роста вкусовых сосочков в слизистой выстилке сенсорных зон, иннерви-руемых ветвями лицевого и тройничного нервов. Одновременно во вкусовых почках челюстного и центрального отделов ротовой полости наблюдалась активация процессов морфогенеза вкусовых рецепторных элементов. В фарингиальном отделе, получающем иннервацию от языкоглоточного и блуждающего нервов, подобных изменений не обнаружено. Изменения в морфологии вкусового рецепторного аппарата ротовой полости, вызванные сенсорной депривацией, сохранялись на одном уровне в течение длительного времени (9 мес). Полученные данные указывают на существование у рыб хорошо развитых обонятельно-вкусовых и зрительно-вкусовых взаимодействий на уровне интраоральной вкусовой субсистемы.
Ключевые слова: вкусовая система, вкусовые почки, взаимодействие сенсорных систем, рыбы.
ВВЕДЕНИЕ
Поведение позвоночных животных, в том числе и рыб, формируется на полисенсорной основе, что предполагает взаимодействие различных сенсорных систем (Мантейфель, 1980). В сенсорном обеспечении рыб, как обитателей водной среды, особенно важную роль играют системы химической рецепции (Kleerekoper, 1969; Павлов, Касу-мян, 1990). Рыбы обладают тремя хемосенсорны-ми системами - обонятельной, системой общего химического чувства и вкусовой, включающей в свою очередь, две субсистемы - наружную и интраоральную. Некоторые авторы рассматривают эти субсистемы как две самостоятельные вкусовые системы (Finger, Morita, 1990). Хемо-сенсорные системы рыб различаются спектрами воспринимаемых сигналов, уровнем чувствительности к ним, структурой рецепторного аппарата и организацией центральных проекций (Kotrshal,
1992; Kanwal, Finger, 1992; Devitsina, Chervova, 1994). На уровне центральных отделов эти системы связаны между собой. За счет развитого взаимодействия хемо сенсорных систем у рыб сформирован интегрированный хемосенсорный комплекс (Девицина, 2004). Выключение одного элемента из этого комплекса приводит к адаптивной активации других (Касумян, Марусов, 2007; Девицина и др., 2010). Так, у рыб бентофагов из семейств осетровые (Acipenseridae ) и карповые (Cyprinidae) через несколько месяцев после полной аносмии в наружных покровах головы появлялись эпителиальные выросты, усыпанные крупными вкусовыми почками. Одновременно у аносмированных рыб повышалась чувствительность наружных вкусовых рецепторов к химическим пищевым сигналам. В то же время во внутриротовой вкусовой системе подобные изменения не наблюдались (Касумян, Девицина, 1997; Девицина, 2006; Касумян, Марусов, 2003; 2007).
Известно, что последние этапы тестирования пригодности пищевого объекта у рыб обеспечивает внутриротовая вкусовая субсистема (Пе-взнер, 1980; Касумян, 1997). Морфологическая и функциональная интеграция интраоральной вкусовой системы с другими сенсорными системами хорошо исследована у млекопитающих (Кассиль, 1972; Шелихов, Наумова, 1976), но у рыб до настоящего времени остаётся неизученной.
Представители семейства лососевых (Salmo-nidae), в том числе и радужная форель, не имеют наружных вкусовых рецепторов, но обладают хорошо развитым рецепторным аппаратом в слизистой выстилке орофарингиальной полости (Devitsina, 2005; Девицина, Головкина, 2011). В морфофункциональном отношении он представляет собой сложно организованную систему вкусовых зон, различающихся по морфологии и чувствительности (Девицина и др., 2013). Вкусовая система лососевых рыб характеризуется сравнительно широким спектром предпочтений, а также высокой избирательностью к ряду химических стимулов (Jones, 1989; Касумян, Сидоров, 2005). Высокий уровень морфофункционального развития интраоральной вкусовой системы у лососевых рыб даёт основание предполагать возможность её взаимодействия с другими сенсорными системами.
Лососевые рыбы обладают хорошо развитым зрением и обонянием, которые играют значительную роль в формировании их поведенческих реакций (Kleerekoper, 1969; Павлов, Касумян, 1990). Исследование взаимодействия их вкусовой и обонятельной системы в поведенческих экспериментах показало, что хроническое выключение обонятельной рецепции у молоди радужной форели не приводит к компенсаторному возрастанию вкусовой чувствительности, однако, у аносми-рованных рыб изменяется характер пищевого поведения (Касумян, Марусов, 2008; Касумян, Сидоров, 2012).
Вопрос о существовании и формах проявления взаимодействия вкусовой системы с сенсорными системами дистантного действия - обонятельной и зрительной у видов рыб, не имеющих наружных вкусовых рецепторов, остаётся пока открытым. Кроме того, большое значение имеет и оценка адаптивных возможностей интраоральной вкусовой системы.
В физиологических исследованиях по изучению сенсорных межсистемных взаимодействий обычно применяются различные методы блокады афферентных потоков и сенсорной депривации. В настоящей работе предполагалось исследовать
возможности проявления адаптивных реакций интраоральной вкусовой системы рыб в условиях хронической обонятельной и зрительной депривации. В задачи настоящей работы входило выявление и анализ обонятельно-вкусовых и зрительно-вкусовых взаимодействий, проявляющихся на рецепторном уровне в структурной организации интраорального вкусового аппарата у лососевых рыб.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Объектом исследования была молодь радужной форели (Parasalmo mykiss) длиной тела 9-11,5 см. Рыб содержали в аквариумах на кафедре ихтиологии МГУ при температуре воды 14-16о. Кормом для рыб служили личинки комаров (Chironomidae). Эксперименты проводили по трём вариантам -одну группу рыб подвергали двусторонней анос-мии (12 особей) методом каутеризации обонятельного эпителия, вторую подвергали двухсторонней энуклеации путём удаления хрусталика через небольшой надрез роговицы (шесть особей), рыбы третьей группы подвергались аносмии, а через месяц и энуклеации (четыре особи). Для контроля были использованы восемь интактных рыб с размером тела 9-11 см. Всего в работе использовано 30 экземпляров форелей. Операции по сенсорной депривации проводили в условиях холодового наркоза. Методы проведения операций описаны ранее (Касумян, Марусов, 2007). Энуклеация приводила к депривации предметного зрения у рыб. Опытных и интактных рыб содержали в одинаковых условиях в раздельных аквариумах. Через сутки после операции рыбы в каждой группе свободно плавали в поисках корма.
Фиксацию морфологического материала от интактных и опытных рыб проводили через 3, 5 и 9 мес после операции. У интактных и опытных рыб изучали морфологию поверхности слизистой выстилки в орофарингиальной полости методом сканирующей электронной микроскопии на микроскопах CamScan S2 и JSM-6380LA. Образцы сенсорного эпителия фиксировали в 2.5% глю-таровом альдегиде на 0,1 М фосфатном буфере с рН = 7.4. После отмывки тем же буфером с добавлением сахарозы их обезвоживали в батарее этанол - ацетон и высушивали на аппарате Hitachi HCP-1. Образцы, наклеенные на латунные столики, напыляли смесью золота и палладия. Фотографии вкусового аппарата у интактных и оперированных рыб делали в сходно расположенных участках, одноимённых сенсорных зон. Суммарная площадь этих участков в каждой зоне
составляла 300-320 мм2. Перед фотосъёмкой препараты ориентировали перпендикулярно электронному потоку.
Сравнительный анализ структурных особенностей вкусового аппарата у контрольных и опытных рыб в трёх отделах орофарингиальной полости (челюстном, центральном и фарингиальном) проводили с применением размерного показателя "площадь сенсорного поля" вкусовых почек (вкусовой сенсорный эпителий ограниченный краями вкусовой поры) в мкм2. Этот показатель успешно применялся нами ранее (Devitsina, 2005; Девици-на, 2006; Девицина, Марусов, 2007; Девицина, Головкина, 2011). Измерения проводили по фотографиям при помощи компьютерной программы Image-Pro. Интактные рыбы, взятые в разные сроки эксперимента, не различались по показателю "площадь сенсорного поля" вкусовых почек, что позволило нам объединить их показатели и использовать в качестве контроля во всех вариантах опытов. Сравнение опытных и контрольных распределений проводили при помощи двух непараметрических статистик - (х2) и критерия серий (S) (Урбах, 1963).
РЕЗУЛЬТАТЫ
В наружном покровном эпителии подопытных рыб во всех трёх вариантах эксперимента появления вкусовых почек или одиночных хемосенсор-ных клеток не обнаружено. При этом слизистая выстилка орофарингиальной полости радужной форели характеризовалась зональным распределением вкусовых почек, так же как это имеет место у интактных рыб данного вида. Клеточный состав сенсорного поля вкусовых почек у аносми-рованных и энуклеированных рыб варьировал также как и у интактных рыб.
Ранее нами было показано, что морфометриче-ские показатели вкусовых зон радужной форели позволяют объединять их в три отдела орофарин-гиальной полости. Максиллярная и дентальная зоны составляют челюстной отдел, зоны твёрдого нёба и языка - центральный отдел, зоны жаберной полости и глотки формируют фарингиальный отдел (Девицина, Головкина, 2011). В каждой зоне характерную структуру поверхности образуют эпителиальные разрастания раз
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.