CC BY
106
УДК 619:616.995.122:018
УЛЬТРАСТРУКТУРА И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОРФОЛОГИЯ
ТЕГУМЕНТА МУЖСКОЙ И ЖЕНСКОЙ ОСОБЕЙ ТРЕМАТОДЫ Dendrithobilharcia purverulenta (Braun,1901)
(Trematoda: Schistosomatidae)
К.К. АХМЕТОВ доктор биологических наук
Н.С. БЕРГЕНЕВА кандидат биологических наук Б.Д. КИРЕЕВА докторант
Павлодарский государственный университет (Павлодар, Казахстан), Казахский национальный университет им. Аль-Фараби (Алматы, Казахстан), e-mail: [email protected]
Изучена покровная ткань раздельнополой трематоды Dendrithobilharzia purverulenta методом электронной микроскопии с использованием гистологических методик для установления морфологии гельминтов. Получены данные по ультраструктуре слоев тегумен-та и мышечной системы особей обоих полов.
Ключевые слова: тегумент, Dendrithobilharzia
purverulenta.
Известно, что наружные слои покровной ткани тегумента трематод представлены синцитием. Ультраструктурные характеристики тегумента имеют особенности в структурной организации всех слоев, том числе и в распределении субклеточных структур [3, 7, 12].
Настоящая работа посвящена изучению тонкой организации покровов трематоды ОепёгиИоЬИИата ригуеги1еШа. Эта трематода относится к семейству Schistosomatidae, представители которых раздельнополые, и поэтому установление особенностей ультраструктуры тегумента мужской и женской особей представляет интерес.
Материлы и методы Мариты трематоды В. ригуеги1еШа собраны из кровеносного русла красноголовой чернети (АуЖуа /еппа). Для гистологического изучения общей морфологии покровов гельминтов использовали окраску по Эрлиху и Маллори. Для электронно-микроскопических исследований трематод фиксировали в 3%-ном глутаровом альдегиде на какодилатном буфере (рН 7,4) при 4 оС, дофиксировали в 1%-ном растворе окиси осьмия на том же буфере. При обезвоживании материал контрастировали уранилацетатом в 70%-ном спирте. В качестве заливочной среды использовали смолы аралдит и эпон 812. Ультра-тонкие срезы получали стеклянным ножом на ультратомах фирм Райхерт и LKB. Срезы дополнительно контрастировали цитратом свинца по Рейнголдсу и исследовали на микроскопе ПЭМ-125.
Результаты и обсуждение Морфология и ультраструктура гельминтов. Форма тела самцов и самок удлиненно-уплощенная. Все экземпляры, взятые для изучения, - половозрелые. Размеры мужских и женских особей совпадают и сильно не разнятся между собой. Присоски отсутствуют. Половое отверстие самца находится 6
в передней части тела и сдвинуто латерально. Размер мужской особи - 8 мм при ширине 1,5 мм, размер женского экземпляра - 8 мм, ширина тела - 0,89 мм. Гистологические красители плохо прокрашивали структурные элементы покровов. Выявлена выровненная структура поверхности тегумента женской особи на уровне светооптических наблюдений. Толщина синцитиального слоя тегумента - 0,9-1 мкм, цитоны расположены достаточно редко.
При светооптическом исследовании в апикальной части тегумента выявлено присутствие выступающих структур. Толщина синцитиального слоя 11,6 мкм. Базальная пластинка тегумента развитая, под ней локализованы тела цитонов тегумента. Диаметр цитонов, в среднем, составляет 2-2,9 мкм.
Ультраструктура тегумента женской особи. В составе тегумента ясно выделяется наружный синцитиальный слой, соединенный с цитонами. Толщина слоя тегумента изменчивая. Тегумент утолщенной передней части тела содержит тегументальные шипы. Поверхность тегумента в районе шипов неровная, образует различной формы выпячивания (рис. 1). Неровности апикальной мембраны имеют резкие формы и различную конфигурацию; на электронно-микроскопических снимках можно наблюдать серию каналоподобных структур. Субклеточные элементы в составе синцитиального слоя представлены митохондриями, которые в основном сосредоточены в базальных и средних слоях. В составе синцития присутствуют многочисленные электронноплотные и электронносветлые секреторные тела. Все секреторные тела имеют округлую форму. Темные секреторные тела во множестве локализованы и в районе шипиков. Секреторные тела с электронноплотными характеристиками в апикальных слоях синцития не встречаются. Электронносветлые секреторные тела локализованы на срезах по всей толщине синцития. Электронносветлые секреторные тела в апикальных слоях принимают более удлиненные формы.
Рис. 1. Ультраструктура тегумента передней части тела женской особи В. ригуиівпґа (х 9000):
Ьш - продольные мышцы, Ст - кольцевые мышцы, 8р - шипики;
С - синцитий, Ьт - базальная мембрана, ат - апикальная мембрана
Пронизывающие цитоплазматический слой шипики конусовидной формы. Базальные пластинки шипиков имеют повышенную плотность и по своей структуре схожи с соединительно-тканными комплексами, подстилающими тегумент. Основание синцитиального слоя - это базальная плазматическая мембрана. Базальная мембрана выровненная, лишь изредка в районе шипиков образует волнообразные неровности. Синцитиальный слой тегумента задней части тела отличается по своей структуре от строения синцития в передней
части тела. Во-первых, он не содержит шипиков, во-вторых, матрикс синцитиального слоя имеет меньшую электронную плотность по сравнению с таковой передней части (рис. 2). Глубокие инвагинации апикальной мембраны, по-видимому, образуют каналы. Секреторные тела в синцитии задней части тела значительно меньше. Базальная мембрана тегумента задней части тела выровненная. Под базальной мембраной находится базальная пластинка, состоящая из слоя межклеточного вещества. Относительно общей морфологии покровов тела базальная пластинка развитая. Развитые кольцевые мышцы расположены под базальной пластинкой, цитонная часть синцития тегумента - в кортикальной паренхиме. Цитоплазма цитонов мелкозернистая, в ней обнаруживаются электронноплотные и электронносветлые секреторные тела.
Рис. 2. Ультраструктура тегумента задней части тела женской особи В. рипи1е^а (* 8500): тс - мышечные волокна, Stc - субтегументальные клетки,
Sg - секреторные гранулы
Ядерная зона тегумента находится в кортикальной паренхиме, под базальной мембраной и слоями мышц. В ней локализуются секреторные тела, характеризующиеся как электронносветлые и электроннотемные. Такие же тела присутствуют в синцитиальном слое тегумента. Секреторные тела так же наблюдают и в цитоплазматических протоках цитонов.
Ультраструктура тегумента мужской особи. В тегументе передней части тела мужской особи В. ригуеги1еМа имеются шипики, их достаточно много. Располагаются они в шахматном порядке (рис. 3). Апикальная мембрана тегумента неровная. На ее поверхности морфологически определяется присутствие гликокаликса, который более развит, чем у женской особи. Электронная плотность матрикса синцития тегумента у мужской особи слабее таковой женской особи. В составе матрикса синцития встречаются только митохондрии. Секреторные тела представлены телами с электронноумеренными свойствами. В районе, прилегающем к шипикам тегумента, локализованы секреторные тела палочковидной формы, которые обладают большой электронной плотностью. Палочковидные секреторные тела выстроены кольцеобразно вокруг шипиков. Слой цитоплазмы, прилегающий к шипикам те-гумента, плотный по сравнению с остальной частью синцития. Базальная мембрана в районе шипиков выровненная.
Тегумент задней части тела отличается от таковой передней части, она не содержит шипиков и имеет ряд особенностей (рис. 4). Цитоплазматический слой имеет большую толщину и матрикс синцития тегумента характери-
зуется меньшей электронной плотностью. В составе синцития задней части тела митохондрий мало, приурочены они к средним или базальным слоям.
Рис. 3. Ультраструктура субтегументальных клеток женской особи Б. ригуикМа (х 12000):
8р - шипики, Ъш - базальная мембрана, gC - гликокаликс
Рис. 4. Ультраструктура тегумента передней части тела мужской особи Б. ригуи1вМа (х 10000)
Апикальная мембрана тегумента задней части тела более извилистая, чем передней. На поверхности апикальной мембраны различимо присутствие гликокаликса, они формируют бахрому. В апикальных слоях синцития встречаются секреторные тела, имеющие палочковидную форму средней и большой электронной плотности. Секреторные тела чаще всего перпендикулярны апикальной мембране. В цитоплазматическом слое есть и секреторные тела средней электронной плотности округлой формы. Базальная мембрана тегу-мента не выровненная. Базальная пластинка покровов развитая, в ней много соединительнотканных волокон.
Мышцы тела женской и мужской особей. Структурная организация мышц тела гельминта женской и мужской особей показывают сходство в организации. Волокна кольцевых мышц развитые, их высота 1,9—3,8 мкм. Располагаются они в один ровный и плотный ряд.
Продольные мышцы развиты как на вентральной, так и на дорсальной сторонах тела. Волокна продольных мышц имеют толщину 3,8-4,7 мкм и на препаратах располагаются рыхло. На дорсальной стороне тела женской особи этих волокон меньше.
Дорсо-вентральные мышцы развиты на всем протяжении тела и женской и мужской особей. Диаметр их волокон колеблется от 1,8 до 5,7 мкм. Особенно развиты дорсо-вентральные мышцы в районе кишечных стволов. Развитие спинно-брюшных мышц настолько сильное, что создается впечатление об угнетенности паренхимы на гистологических препаратах. Спиннобрюшные мышцы имеют тесные связи как с волокнами продольных, так и кольцевых мышц.
Поверхностные структуры тегумента женской и мужской особей исследованного вида трематод характеризуются некоторыми особенностями. Шипики тегумента локализованы у обоих полов только в передней части тела, возможно, это признак, связанный с диагностическими особенностями вида. Апикальная мембрана синцитиального слоя тегумента тонкая и однослойная, у женской особи она более изогнута так, что образует, многочисленные инвагинации и на срезах формирует целые сети «каналов». По нашему мнению, «каналы» являются свидетельством увеличения площади поверхности тела гельминта. McLaren Hockley [9] у другого, родственного, вида сосальщиков, представителя семейства Schistosomatidae трематоды Schistosoma mansoni наблюдал похожие с нашими данными результаты. Возможно, это свидетельствует о том, что у представителей подотряда Schistosomatata семейства Schistosomatidae могут быть сходные морфологические адаптации к паразитированию в кровеносном русле хозяев.
Если учесть, что трематода D. pulverulenta - паразит кровеносной системы, то на покровы, как зону контакта, активно воздействуют вещества иммунной системы хозяина. Увеличенную площадь поверхности гельминта в этом случае можно объяснить лишь эффективной резистентностью тегумента к веществам защиты хозяина.
В настоящее время установлено, что тегумент плоских червей обладает механизмами, обеспечивающими устойчивость к воздействию хозяина [1, 2, 8]. В этом случае, мы допускаем мысль, что присутствие «каналов» на поверхности покровов трематоды связано с увеличением площади поглощения веществ из крови хозяина. Возможно, у женских особей вещества резистентности тегумента поступают из цитонной части покровов в составе электронносветлых секреторных тел, которые освобождают свое содержимое в непосредственной близости от апикальной мембраны, но остается необъяснимым факт отсутствия этих секреторных тел в задней части тела. По нашему мнению, у мужских особей вещества, обеспечивающие устойчивость покровов к воздействию хозяина, поступают в составе палочковидных секреторных тел.
Согласно исследованиям Куперман [2], защитная функция тегумента у цестод дополняется особыми железистыми элементами. Наши исследования говорят о том, что единственными структурами, поставляющими вещества, участвующие в обеспечении устойчивости покровов к воздействию хозяина, связаны с секреторными телами, поступающими из цитонов.
Гликокаликс, расположенный на внешней поверхности апикальной мембраны тегумента, также имеет небольшие отличия в зависимости от пола гельминта. У женской особи он менее выражен, тогда как у мужской особи морфологически гликокаликс более структурирован. Присутствие гликока-ликса на поверхности тегумента некоторых представителей плоских червей отмечали многие исследователи [6, 11]. Вопрос о характеристиках гликока-ликса представляет интерес не только для гельминтологии, но и для биологи-10
ческой науки в целом. Работ, в которых обсуждаются свойства гликокаликса тегумента трематод, крайне мало. Morris [iG] cвойства резистентности покровов близкородственного вида S. mansoni связывает с присутствием в составе гликокаликса кислых мукополисахаридов. Причем морфологические свойства гликокаликса, описанные Morris [iG], во многом схожи с нашими результатами. Мембранокаликс гельминтов - это активный комплекс, с которым связано усвоение веществ. Поступление веществ через тегумент трематод -факт на современный момент установленный, но на механизмы его осуществления нет однозначного мнения. Согласно наших наблюдений, у изучаемого нами вида трематоды поступление веществ может проходить лишь путем диффузии без образования эндоцитозных структур.
Базальная пластинка тегумента ограничена от синцитиального слоя базальной мембраной. В совокупности эта комплексная структура участвует в выполнении функции опоры. По нашему мнению, фибриллы базальной пластинки связаны с мышечными элементами. Похожие результаты получены по другим видам трематод [3, 5].
Мышечная система трематод изучена слабо. Известно, что в наиболее общем плане она состоит из кольцевой, продольной и диагональных слоев, а также волокон, пересекающих паренхиму в самых различных участках и направлениях. До сегодняшнего дня нет ясности в том, какие из перечисленных деталей характерны для класса трематод в целом, а какие лишь для отдельных групп внутри него [4]. Наши наблюдения свидетельствуют о том, что наиболее развитыми волокнами является продольный ряд мышц и паренхимные дорсо-вентральные мышцы. Такой тип мышечных элементов связан с тем, что эти паразиты не привязаны к определенному участку кровеносной системы и с током крови могут перемещаться по сосудам кровеносного русла птиц.
В результате проведенных электронно-микроскопических исследований нами установлены структурно-функциональные характеристики, свойственные для тегумента женской и мужской особей трематоды D. purverulenta.
Литература
1. Краснощеков Г.П. Морфофункциональные аспекты паразитогенеза Metazoa // Успехи соврем. биол. - і994. - Т. ІІ4. - С. 528-538.
2. Куперман Б.И. Функциональная морфология низших цестод. - Л.: Наука, 1988. - 167 с.
3. Нестеренко Л.Т., Ждарска З., Панин В.Я. Тонкая структура тегумента трематоды Gorgoderina orientalis Strom, 194G (Trematoda: Gorgoderidae) // Изв. АН КазССР. Сер. биол. - 199G. - № 2. - С. 52-57.
4. Ястребов М.Б. Мускулатура тела некоторых трематод и фиксация фаз в эволюции присасывательной функции // Зоол. журн. - 1997. - Т. 7б. - С. б45-б5б.
5. Bjorkman N., Thosell W. Morphological and biochemical studies on obsorbtion and secretion in the alimentary tract of Fasciola hepatica // Exp. Cell. Res. - 19б4. - № 33. - P. 319-329.
6. Горчилова Л., Канев А. Морфофункционална характериситка на тегу-менты и паппилообразные образувания на Notocotylus ephemera (Nitsch, І8І7 (Trematoda: Notocotylidae)) // Helminthologia. - І98б. - V. 22. - № 5. - P. 1127.
7. Dike S.C. // J. Parasitol. - І9б7. - V. 32. - P. ІІ73-ІІ85.
8. Engelkirk P.G., Williams J.F. The structure and function of adult epidermis of parasitic Plathworms // J. Parasitol. - 1983. - V. б9, № 5. - P. 828-837.
9. McLaren D.J., Hockley D. Blood flukes have a double outer membrane // Nature. - 1977. - № 269. - P. 147-149.
1G. Morris G.P. The structure of the tegument and the associated structures of the cercarian of Schistosoma mansony // Z. Parasitenk. - 1971. - № 36. - P. 957-9б3.
11. Полякова-Кърстева О., Василев И. Върху ултраструктурата на тегумента на Raillientina carneostrobillata // Изв. на ЦЛХ. - 1973. - № 16. - С. 153-160.
12. Threadgold L.T. The tegument and associated structures of Fasciola he-patica // Parasitology. - 1967. -V. 47, № 57. - P. 633-637.
Ultrastructure and functional morphology of male and female tegument’s of Dendrithobilharcia purverulenta (Braun, 1901)
(Trematoda: Schistosomatidae)
K.K. Ahmetov, N.S. Bergeneva, B.D. Kireeva
Dendrithobilharzia purverulenta tegument is investigated by the method of electronic microscopy with use of histological techniques for establishment of hel-minthes morphology. The data on ultra structure of layers of tegument and muscular system of male and female of trematodes are received.
Keywords: tegument, Dendrithobilharzia purverulenta.
