CC BY
73
УДК 597.442:597-146.1
О. В. Боброва Астраханский государственный технический университет
ФОРМИРОВАНИЕ МОЧЕВЫДЕЛИТЕЛЬНОЙ ФУНКЦИИ В МЕЗОНЕФРОСЕ ОСЕТРОВЫХ РЫБ НА 36-45-Й СТАДИЯХ ЭМБРИОГЕНЕЗА
Введение
Для поддержания и увеличения запасов осетровых рыб в современных экологических условиях необходимы знания о процессах, происходящих в раннем онтогенезе у этих рыб, для возможности их искусственного воспроизводства.
В настоящее время очень мало работ, посвященных изучению формирования мезонефроса в организме рыб на ранних стадиях онтогенеза [1-3].
У разных групп животных выделительные органы внешне весьма многообразны и могут развиваться из разных источников. По мнению А. А. Заварзина [4], выделительная система позвоночных развивается из мезодермы. У большинства рыб мезонефрос представляет собой дефинитивную почку [5]. При образовании мезонефроса устанавливается непосредственная связь почечных канальцев с кровеносной системой [6]. В зоне локализации нефронов сосудистая сеть обеспечивает регуляцию активности нефронов [7]. Выделительная система рыб служит для выведения продуктов обмена и обеспечения водно-солевого баланса организма [8]. Морфофункциональные особенности выделительной системы рыб во многом обусловлены характеристиками среды обитания [9]. У костистых рыб обнаружена определенная зависимость структуры нефрона от среды обитания [10].
В настоящее время большое значение имеют исследования, посвященные изучению раннего онтогенеза гидробионтов в природных условиях и аквакультуре, что объясняется низкой устойчивостью организма в этот период [2]. В раннем онтогенезе осетровых рыб мезонефрос является высокодифференцированным органом, начинающим выполнять к концу эмбрионального развития экскреторную функцию [11].
Целью работы явилось изучение морфофизиологических этапов развития мезонефроса в раннем онтогенезе осетровых рыб на примере пред-личинок стерляди (Acipenser ruthenus L.) и русского осетра (Acipenser guldenstadti Brandt).
Материал и методы
Работа выполнена в Астраханском государственном техническом университете на кафедре гидробиологии и общей экологии в 2000-2004 гг. Материалом для исследований служили гистологические препараты пред-личинок стерляди (Acipenser ruthenus L.) и русского осетра (Acipenser guldensttidti Brandt) 36-45-й стадий развития, изготовленные по общепринятым методам [12]. Было изучено 25 серий срезов предличинок стерляди
и 35 серий - русского осетра. В ходе исследований были использованы морфометрический и статистический методы.
Результаты и обсуждение
На 36-й стадии развития мезонефрос у исследуемых видов осетровых представлял собой парный нефрогенный шнур мезенхимных клеток [6], протянувшийся между спиральным клапаном и спинной аортой. Мезонефрос начинался от середины делящегося желточного мешка и оканчивался у конца спирального клапана. На данной стадии развития туловищная почка представляла собой парный орган. Уплотняющиеся группы мезенхимных клеток образовывали эпителиальные пузырьки, так называемые почечные везикулы. Почечные везикулы располагались сегментарно в латеровентральной части формирующегося мезонефроса. Было выделено 3 типа этих структур. Первые верхние, или краниальные, везикулы были самыми крупными. Далее продолжали цепочку средние, или медиальные, везикулы. Нижние, или каудальные, везикулы были самыми мелкими. Все везикулы были окружены мезонефрогенной мезенхимой, которая на последующих стадиях развития принимала непосредственное участие в образовании стенок почечных канальцев. На 36-й стадии развития в почках русского осетра эпителиальные пузырьки, или мезонефрогенные шары, были округлой формы. Наблюдалось уменьшение размеров этих структур в краниально-каудальном направлении.
На 37-й стадии развития в почках русского осетра мезонефротиче-ские везикулы приобрели слегка вытянутую форму. На уровне средних везикулов образовывались еле заметные просветы в центральной части, что указывало на начало образования зачатков извитых почечных канальцев. Диаметр просветов составил 4,84 ± 11,47 мкм. В мезонефросе стерляди везикулы были округлой формы, просветов в центральной части этих структур не отмечалось.
На 38-й стадии развития везикулы в почках стерляди представляли собой эллипсообразные структуры с щелевидной полостью внутри. Везикулы были выстланы высоким многорядным призматическим эпителием. Вдоль мезонефроса опускались два сравнительно широких мезонефральных канала (вольфовы протоки), которые были выстланы кубическим эпителием. Вольфовы протоки были сформированы еще до выклева предличинок.
До 39-40-й стадий развития в почках стерляди и русского осетра отмечалась строгая сегментация расположения мезонефрогенных везику-лов, которые с одной стороны прилегали к базальной мембране эпителия вольфовых протоков, а с другой - находились в молодой соединительной ткани самого органа. На 40-й стадии развития у стерляди внутри всех медиальных везикулов имелись хорошо заметные щелевидные полости. Нижние везикулы приобрели чечевицеобразную форму. В каудальных везикулах полостей не наблюдалось. Отсюда можно сделать вывод, что наиболее активную роль в образовании 1-й генерации нефронов играла средняя зона мезонефроса. Именно из медиальных везикулов образовывались первые мезонефроны.
Уже на 40-й стадии у стерляди на уровне краниальных везикулов появлялись просветы в центральной их части. Возможно, что мезонефро-ны образовывались из этих структур значительно позднее, чем из медиальных. Была отмечена разница в динамике развития мезонефроса у исследуемых видов осетровых рыб. В почках русского осетра в средней зоне мезонефроса были обнаружены уже сформированные мезонефроны 1-й генерации. Они на этой стадии развития располагались еще сегментарно. В зоне краниальных и каудальных везикулов имелись щелевидные полости в их центральной части.
Используемый в работе морфометрический метод позволил получить количественные данные, объективно характеризующие строение, развитие и возрастную динамику изучаемых структур. Морфометрические параметры почечных везикулов стерляди и осетра приведены в табл. 1, 2.
Таблица 1
Морфометрические параметры почечных везикулов стерляди
Ста- дия раз- вития Характеристика везикулов Об- щее кол- во вези ку- лов
Верхние (краниальные) Средние (медиальные) Нижние (каудальные)
1 2 3 1 2 3 1 2 3
37 3 2631,52 ± 12,96 - 5 2014,77 ± 14,01 - 2 1071,43 ± 48,94 - 10
38 3 2940,74 ± 14,12 111,75 5 2073,39 ± 23,65 102,91 2 1956,15 ± 26,10 182,57 10
39 3 3119,31 ± 13,79 106,07 6 2491,65 ± 29,53 120,17 3 1970,41 ± 34,42 100,73 12
40 3 3233,29 ± 9,20 103,65 7 2556,64 ± 22,18 102,62 4 1997,40 ± 43,66 101,37 14
Примечание. 1 - количество везикулов данного вида; 2 - средняя площадь срезов везикулов, кв. мкм; 3 - темп роста везикулов, %.
Таблица 2
Морфометрические параметры почечных везикулов русского осетра
Ста- дия разви тия Характеристика везикулов Об- щее кол- во ве- зику лов
Верхние (краниальные) Средние (медиальные) Нижние (каудальные)
1 2 3 1 2 3 1 2 3
36 2 1580,55 ± 15,39 - 4 1018,24 ± 28,46 - 2 706,69 ± 30,01 - 8
37 3 2717,84 ± 18,11 171,96 5 1144,89 ± 17,13 112,44 2 716,44 ± 11,19 101,38 10
39 3 3016,45 ± 21,44 110,99 5 1987,85 ± 5,35 173,63 2 721,89 ± 5,26 100,76 10
Примечание. 1 - количество везикулов данного вида; 2 - средняя площадь срезов везикулов, кв. мкм; 3 - темп роста везикулов, %.
В отличие от стерляди, количество почечных везикулов в мезонефросе русского осетра было меньше. На 36-й стадии развития было обнаружено 8 мезонефрогенных шаров, на 37-39-й стадиях развития количество везикулов было равным 10. Отметим, что у осетра на ранних стадиях эмбриогенеза увеличение площади краниальных и медиальных везикулов происходило быстрее, чем у стерляди.
В мезонефросе русского осетра на 40-й стадии развития были сформированы все типы канальцев, включая канальцы 4-го типа, и почечные тельца. У каждого канальца образовывалось бокаловидное впячивание - боуменова капсула. В этой полости формировался клубочек тончайших сосудов, которые при выходе из капсулы собирались в отводящий кровеносный сосуд. Клубочек сосудов с боуменовой капсулой называют почечным или мальпигиевым тельцем [6]. Непосредственно с обнаруженными почечными тельцами взаимодействовали сегменты канальцев, имеющие вид «перешейка» и идентифицированные В. Л. Яниным [13] как канальцы 1-го типа.
Канальцы 2-го типа представляли собой наиболее крупные, значительные по объему сегменты - аналоги проксимального отдела нефрона постоянной почки. Каналец 2-го типа делал изгиб и продолжался в каналец 3-го типа - аналог дистального отдела метанефрального нефрона [13]. Канальцы 2-го типа были выстланы однослойным призматическим эпителием, канальцы 3-го типа - однослойным кубическим эпителием. Просветы канальцев 2-го и 3-го типов в мезонефросе русского осетра на 40-45-й стадиях развития казались пустыми. В мезонефросе стерляди канальцы 2-го, 3-го типов были обнаружены только на 45-й стадии развития.
На 40-й стадии развития у русского осетра были обнаружены канальцы 4-го типа - сегменты нефронов, открывавшиеся в вольфов проток. Площадь канальцев 4-го типа составила 243,16 ± 1,47 кв. мкм. Стенка канальцев 4-го типа была образована однослойным кубическим эпителием. Возможно, что уже на 40-й стадии развития у русского осетра некоторое количество канальцев выполняло функцию эвакуации ультрафильтрата, просветы канальцев казались пустыми.
У русского осетра размеры канальцев 2-го типа были больше, чем у стерляди; канальцев 3-го типа - приблизительно одинаковыми. Возможно, увеличение площади сечения проксимального отдела нефрона у русского осетра при переходе на экзогенное питание и появление уже сформировавшихся мезонефронов на 40-й стадии развития связаны с тем, что осетр является проходной рыбой [8]. Как отмечает С. П. Гамбарян [10], у морских костистых рыб нефрон может состоять только из нескольких отделов проксимального сегмента. При изменении условий существования возможны адаптивные перестройки нефрона на ультраструктурном уровне [15]. Предполагаем, что увеличение площади мезонефральных канальцев 2-го типа у предличинок русского осетра при переходе на активное питание связано с тем, что проксимальный отдел является главным элементом мезо-нефрона, обеспечивающим оптимизацию состава мезонефральной мочи.
Следует отметить, что в почках русского осетра уже на 40-й стадии развития появились сформированные почечные тельца. Мезонефральные
тельца представляли собой высокодифференцированные структуры, образованные двустенной нефродермальной эпителиальной капсулой и капиллярным клубочком [15].
К началу экзогенного питания (45-я стадия развития) в мезонефросе имелись нефроны 2-й генерации, в связи с чем их сегментарное расположение не сохранялось. На этой стадии мезонефрос начинал выполнять свою основную функцию - выделительную.
Заключение
У предличинок разных видов осетровых рыб процесс формирования мезонефроса как органа выделения протекает по-разному. Наиболее быстро сформировались мезонефроны у предличинок русского осетра. Возможно, это связано с его образом жизни. До перехода на экзогенное питание у стерляди мезонефрос не выполнял своей основной функции - выделительной. У осетра процесс выведения ультрафильтрата, возможно, начинался на более ранних стадиях онтогенеза.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Ложниченко О. В., Федорова Н. Н. Формирование мезонефроса как кроветворного органа у предличинок осетровых // Тез. докл. междунар. конф. «Осетровые на рубеже 21 века». - Астрахань: КаспНИРХ, 2000. - С. 190-193.
2. Ложниченко О. В. Ранний онтогенез клеток крови и органов кроветворения у осетровых рыб: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Ставрополь, 2001. - 22 с.
3. Тихонова Э. Ю., Федорова Н. Н. Развитие выделительной системы веслоноса в раннем онтогенезе // Материалы Междунар. науч. конф., посвященной 70-летию АГТУ, Астрахань, 2000. Т. 2. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2000. -С. 280-281.
4. Заварзин А. А. Основы сравнительной гистологии. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1985.
5. Голиченков В. А., Иванов Е. А., Никерясова Е. Н. Эмбриология. - М.: Академия, 2004.
6. Токин Б. П. Общая эмбриология. - М.: Высш. шк., 1970.
7. Особенности микроциркуляции в почке плодов человека / А. А. Волощенко, Н. К. Назаренко, Б. Л. Пономарев, С. В. Талалаев // Тез. докл. IX Всесоюз. съезда анатомов, гистологов и эмбриологов. - Минск, 1981. - С. 85-86.
8. Моисеев П. А., Азизова Н. А., Куранова И. И. Ихтиология. - М.: Легкая и пищ. пром-сть, 1981.
9. Дудкин С. И., Колесникова Л. Е., Колмакова Т. О. Критерии оценки негативного воздействия антропогенного загрязнения на репродуктивную функцию азовского осетра // Тез. докл. 1-го конгресса ихтиологов. - Астрахань: Касп-НИРХ, 1997. - С. 15-17.
10. Гамбарян С. П. Микродиссекционное исследование почек осетровых рыб (Acipenseridae) бассейна Каспийского моря // Вопросы ихтиологии. - 1985. -Т. 25, вып. 4. - С. 647-651.
11. Ложниченко О. В. Кроветворение у личинок и молоди осетровых // Животные в антропогенном ландшафте: Материалы 1 Междунар. науч.-практ. конф., Астрахань, 14-16 мая 2003 г. - Астрахань, 2003. - С. 35-37.
12. Волкова О. В., Елецкий Ю. К. Основы гистологии с гистологической техникой. - 20-е изд. - М.: Медицина, 1982.
13. Мезонефрос / В. Л. Янин, П. М. Дунаев, Г. С. Соловьев и др. - Екатеринбург: Уро РАН, 2000.
14. Гамбарян С. П. Микродиссекционное исследование почек рептилий, обитающих в различных экологических условиях // Журнал эволюц. биохимии и физиологии. - 1984. - Т. 14, № 6. - С. 553-558.
15. Пэттен Б. М. Эмбриология человека. - М.: Медгиз, 1959.
Получено 4.04.05
FORMATION OF URINE EXCRETIVE FUNCTIONS IN MISONEPHROSE OF STURGEON FISHES AT 36-45 STAGES OF EMBRYOGENESIS
O. V. Bobrova
Excretive system of vertebrate animals is a derivative of mesoderm. Mesonephrose of sturgeon fishes represents a definitive kidney. Mesonephrose is a highly differential organ at the stage of early ontogenesis. Mesonephrose represented a geminate for sterlet and Russian sturgeon at the early stages of development, stretched between spiral valve and vertebrate aorta. Distinctions were derived in the dynamic of mesonephrose development of sterlet and Russian sturgeon. Mesonephrose of Russian sturgeon began to carry out its principle function at the 40-th stage of development. Mesonephrones of sterlet were completely formed only at the 45-th stage of development - when passing to active feeding.
