Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Структура и функциональные особенности эпителия средней кишки блох

ВАК РФ 03.00.19, Паразитология

Автореферат диссертации по теме "Структура и функциональные особенности эпителия средней кишки блох"

ордена трудового красного знамени зоологический институт академии наук ссср

На правах рукописи

ФИЛИМОНОВА

Светлана Александровна

удк: 576.895.775:591.434

СТРУКТУРА И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЭПИТЕЛИЯ СРЕДНЕЙ КИШКИ БЛОХ (51РНОЫАРТЕЯА)

03.00.19— паразитология

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ленинград 1990

Работа выполнена в лаборатории паразитологии Зоологического института АН СССР.

Научный руководитель — доктор биологических наук В. С. ВАЩЕНОК

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Ю. А. БЕРЕЗАНЦЕВ доктор биологических наук 10. В. МАМКАЕВ

Ведущая организация: кафедра зоологии беспозвоночных Ленинградского ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственного университета.

Защита диссертации состоится « ^^ » 1990 г.

в 13 часов на заседании специализированного совета Д 002.63.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Зоологическом институте АН СССР по адресу: 199034, Ленинград, Университетская набережная, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Зоологического института АН СССР.

Автореферат разослан «

1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат биологических наук . ПЕТРОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Широкое распространение блох в качестве паразитов многих видов млекопитающих и птиц определяет их большое эпидемиологическое значение прежде всего как переносчиков чумы. Исследования, проводимые в нашей стране, показали, что морфология и численность чумного микроба в организме блох находится в прямой зависимости от стадии пищеварения '(Щедрин, 1974; Ващенок, Тараканов, 1977; Щедрин и др., 1979). Известно также, что виды, отличающиеся высокой частотой питания, как правило, не способны долго сохранять и передавать возбудителя чумы. Напротив, этим обычно характеризуются редко питающиеся виды (Ващенок, 1988). Бее это ставит задачу всестороннего изучения процесса пищеварения у блох разных экологических групп. В настоящее время морфология кишечного эпителия наиболее подробно изучена у блох стационарного типа паразитизма (Reinhardt , 1975, 1976). Что касается наиболее многочисленной группы видов с периодическим питанием, то их исследование проводили в основном на светооптическом уровне и с привлечением небольшого числа видов (Ващенок, 1967; Ващенок,-Солина, 1969; Щедрин, Локтев, 1971, 1972). Ультраструктурные работы ограничиваются в данном случае описанием общей морфологии клеток вне зависимости от стадии пищеварения (Чайка, 1979) и возраста насекомых (Heinhardt , 1975, 1976).

Цель и задачи исследования. Цель исследования - выявить особенности функционирования эпителия средней кишки у двух видов периодически питающихся блох: "блох шерсти" - leptopsylia seguís и "блох гнезда" ~ Xenopsylla cheopis . В связи с этим главной задачей работы было изучение изменения ультраструктуры пищеварительных клеток этих видов блох в процессе пищеварения. Кроме того перед нами стояла задача определить время и характер формирования дефинитивного эпителия средней кишки имаго и скорость его обновления на примере х. cheopis.

Научная новизна. Цикл пищеварения у периодически питающихся блох впервые исследован на уровне электронной микроскопии, что позволило уточнить некоторые особенности строения пищеварительных клеток и поставить вопрос о существовании дополнитель-

ного внутриклеточного пищеварения. Показано, что пищеварительные клетки молодых непитавшихся блох отличаются недоразвитием основных органоидов, что в конечном счете и определяет большую продолжительность первого цикла пищеварения. Применение метода авторадиографии позволило установить, что дефинитивный эпителий имаго формируется в результате доразвития имеющихся клеточных элементов только после начала регулярного питания блох. Изучена физиологическая регенерация кишечного эпителия: определена скорость выдвижения клеток из регенерационных гнезд и продолжительность их жизненного цикла. Показано, что кровососание стимулирует процессы пролиферации и дифференцировки эпителиальных клеток.

Теоретическая и практическая ценность. Несомненный теоретический интерес представляет сравнение морфо-функциональной организации клеток кишечного эпителия у блох с разным типом паразитизма. В этом отношении работа расширяет наши представления о структурных основах пищеварения у блрх с периодическим питанием. Поскольку значительное число видов этой группы являются переносчиками возбудителей болезней человека и животных, всякие дополнительные сведения о них небесполезны. Данные относительно скорости обновления кишечного эпителия могут быть использованы при изучении взаимоотношений блох и риккетсий, а также при разработке методов борьбы с блохами посредством химических агентов.

Апробация работы. Результаты работы были доложены на заседании Ленинградского паразитологического общества, а также на научных семинарах лаборатории паразитологии ЗИН АН СССР.

Структура и объем диссертации. Работа изложена на 187 страницах (включая 2 таблицы и 64 рисунка) и состоит из введения, 6 глав, заключения и выводов. Список литературы содержит 162 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В главе I дан обзор современной литературы, посвященной строению пищеварительной системы и особенностям процесса пищеварения у блох.

- 3 -

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Основным объектом исследования послужили крысиные блохи Xenopsylla cheopis (Rothschild.) ИЗ сем. Pulicidae - типичные "блохи гнезда". Для сравнения изучали также цикл пищеварения у блох ДОМОВЫХ мышей Leptopsylla segnis (Sohönherr) из сем.Ьер-topsyllidae , которые относятся к "блохам шерсти". Во всех опытах использовали только самок из лабораторной культуры Зоологического института. В качестве прокормителей применяли белых мышей и сирийских хомяков. Блох содержали при t= 21-23°С.

Для исследования цикла пищеварения проводили экспериментальное кормление многократно питавшихся 7-дневных блох обоих видов. Затем отбирали особей с полными желудками и фиксировали через разные промежутки времени по 4-6 самок каждого вида для световой и электронной микроскопии. Подобный опыт проводили и на только что выплодившихся имаго, используя для этого только самок X. cheopis . Кроме того исследовали кишечный эпителий молодых блох в первые дни после выплода при постоянном содержании на хозяине и в его отсутствии.

Для определения времени закладки в онтогенезе кишечного эпителия имаго были исследованы на обычных гистологических препаратах основные стадии морфогенеза х. cheopis (не менее 5 экземпляров каждой стадии).

Для изучения возрастных изменений клеточного состава кишечного эпителия проводили подсчет числа камбиальных клеток и числа регенерационных гнезд по отношению к общему числу клеток на серии парафиновых срезов. Использовали не менее 10 блох каждого возраста (всего около 600 экземпляров).

Скорость физиологической регенерации оценивали на основании включения в ядра эпителиальных клеток ^Н-тимидина. В опыт были взяты только что выплодившиеся имаго и 7-дневные многократно питавшиеся особи х. cheopis . Блох кормили раствором крови с ^Н -тимидином и фиксировали по 7 экземпляров из каждой возрастной группы через разные промежутки времени.

Для выяснения влияния голодания на пролиферацию клеток использовали те же две группы блох: молодых и зрелых самок х.

cheopis . После кормления их раствором ^Н-тимидина часть особей каждой группы подсаживали на хозяина, а часть оставляли голодать в пробирках с песком. Через 5 сут фиксировали по б экземпляров каждой группы. Небольшое число голодавших меченых блох вновь подсаживали на хозяина и фиксировали по 5 экземпляров через 1,2 и 3 сут после возобновления питания.

Для светооптических исследований блох фиксировали смесью этилового спирта, формалина и ледяной уксусной кислоты. Гистологические срезы получали рутинным способом и окрашивали гематоксилином и эозином. Часть материала фиксировали в смеси Кар-нуа и определяли присутствие гликогена с помощью ШИК-реакции с контрольной обработкой срезов диастазой. Для выявления соединений железа проводили реакцию Перлса.

Для электронной микроскопии блох фиксировали в растворе 2.5$ глутаральдегида на О.Ш фосфатном буфере (рН 7.35) с до-фиксацией в Т?о растворе oso^ на том же буфере. Полутонкие срезы окрашивали смесью метиленового синего и азура П, тонкие срезы контрастировали раствором уранилацетата и цитрата свинца. Для выявления внутриклеточных гемопротеидов проводили реакцию с 3,3-диаминобензидином (ДАБ) на ультраструктурном уровне по методу Карновского и Грэхема (по Гайер, 1974). Срезы просматривали на электронном микроскопе tesla. bs-500 и Jem юов.

В опытах с применением авторадиографии материал фиксировали как для обычной световой микроскопии. Парафиновые срезы покрывали эмульсией типа М по общепринятой методике.

Глава 3. СТРОЕНИЕ СРЕДНЕЙ КИШКИ. КЛЕТОЧНЫЙ СОСТАВ ЭПИТЕЛИЯ

Средняя кишка блох - простой мешкообразный орган, не подразделяющийся на отделы. Изнутри он выстлан однослойным столбчатым эпителием, который подстилает собственная баэальная пластинка. Форма эпителиального пласта, как и форма составляющих его клеток зависит от степени наполнения кишки кровью. У голодных особей эпителий образует истинные складки и состоит из клеток неправильно-столбчатой формы. При поглощении полной порции крови складки полностью исчезают, а сами эпителиальные клетки

сильно уплощаются, вытягиваясь вдоль базальной мембраны.

В составе кишечного эпителия обоих исследованных видов блох выделено 3 типа клеток, соответствующих описанным в литературе (Reinhardt , 1975, 1976): камбиальные, эндокриноподоб-ные и пищеварительные.

Камбиальные клетки образуют небольшие скопления по 8-16 клеток - регенерациоиные гнезда. Они обличаются небольшими размерами и повышенной базофилией цитоплазмы, которая обусловлена обилием свободных рибосом. Кроме того имеются немногочисленные, мелкие митохондрии, один или два аппарата Гольджи и единичные лизосомы. У крайних клеток регенерационного гнезда на апикальной поверхности формируются микроворсинки, выходящие в полость самого гнезда.

Эндокриноподобные клетки удается обнаружить только на ультраструктурном уровне. Они имеют форму сильно вытянутой пирамиды. Узкая апикальная часть клетки выходит в просвет кишки и несет небольшое число коротких микроворсинок. В цитоплазме хорошо развит аппарат Гольджи, расположенный, как правило, под ядром. В нем происходит образование секреторных гранул с плотным центром и электронно-светлым гало. Размеры гранул около 0.1 мкм. В области базальной мембраны средней кишки нередко можно обнаружить клетки и их отростки, содержащие подобного рода гранулы.

Пищеварительные клетки составляют основу эпителиального пласта и несут все функции по обработке поступающей пищи. На апикальной стороне их"имеется хорошо развитый аппарат микроворсинок. Базальная мембрана образует глубокие каналы внутрь клетки - так называемый базальный лабиринт. Несколько менее выражены инвагинаций латеральной плазматической мембраны. Основную часть цитоплазмы занимает шероховатая эндоплазматическая сеть (ш ЭПС). Аппарат Гольджи обычно расположен в- околоядерной области и состоит из мелких цистерн и пузырьков средней электронной плотности диаметром около 0.01 мкм. В клетках всегда присутствуют электронно-прозрачные вакуоли, конкреции и многочисленные вторичные лизосомы, а также мультивезикулярные и остаточные те- . ла. Внешняя морфология пищеварительных клеток, соотношение и размеры органоидов и включений в их цитоплазме зависит от ста-

- 6 -

дии пищеварения и возраста самой клетки.

Глава 4. ЦИКЛ ПИЩЕВАРЕНИЯ X. с11еор1э

Уже через 5-10 мин после питания цитоплазма пищеварительных клеток относительно свободна от разного рода гранул. Очевидно, выведение небольших запасов секрета происходит 'сразу после поступления в кишечник первых порций крови. Каналы базаль-ного лабиринта в это время расширены и заполнены веществом повышенной электронной плотности. Возможно, это означает транспорт через эпителий простых компонентов плазмы крови, не требующих предварительного гидролиза.

Через 30 мин после питания базальный лабиринт возвращается в исходное состояние, а в апикальной части клеток появляются первые липидные включения, что говорит об активной абсорбции питательных веществ из полости кишки. Одновременно наблюдается концентрация митохондрий в апикальной зоне, здесь появляются наиболее крупные разветвленные формы. Гемолиз эритроцитов сопровождается усилением секреторной активности клетки: в аппарате Гольджи идет образование гранул величиной 0.1-0.2 мкм повышенной электронной плотности. Кроме того у части клеток наблюдаются анастомозы микроворсинок и образование в их основании темных гранул несколько большего размера (0.2-0.4 мкм), содержимое которых неотличимо от содержимого кишки. Через I ч после питания в цитоплазме клеток заметно увеличивается число лизосом и муль-тивезикулярных тел. Темные гранулы часто расположены в непосредственной близости к этим структурам и,вероятно, способны сливаться с ними.

Вслед за этим, через 3 ч после питания, в цитоплазме клеток резко возрастает количество темных остаточных тел. По-видимому, они представляют собой конечный продукт преобразования материала темных гранул в лизосомах. Проникновение в клетку ге-мосодержащих веществ крови отчасти подтверждается и проведенной на ультраструктурном уровне реакцией с диаминобензидином. Псев-допероксидазная активность, свойственная соединениям, содержа-

щим геминовую группу, обнаружена в части темных гранул в апикальной зоне клетки, лизосомах, мультивезикулярных и остаточных телах. В этот же период в клетке наблюдается максимальная концентрация липидных включений и начинается транспорт 'веществ из эпителия в гемолимфу. В каналах базального лабиринта участки электронно-плотного вещества чередуются с просветами. Вероятно, выведение веществ из эпителия происходит импульсно.

После окончания гемолиза эритроцитов в клетках сокращается количество липидных гранул и остаточных тел. Кольцевое ядрышко свидетельствует о завершении синтеза рибосомальных РНК. Однако количество секреторных гранул в цитоплазме клеток даже несколько возрастает, очевидно, за счет прекращения их выведения в просвет кишки.

Приблизительно через ч содержимое средней кишки полностью превращается в гематин, однако транспорт веществ из эпителия продолжается и через сутки после питания. Завершение пищеварения сопровождается образованием в клетках длинных стопок из параллельно расположенных цистерн ш ЭПС.

Более продолжительное голодание, в течение нескольких оу~ ток, не вызывает серьезных деструктивных изменений в пищеварительных клетках. Через б сут после питания происходит увеличение числа "пустых" вакуолей, которые образуют в околоядерной зоне крупные скопления. Заметно увеличивается фибриллярный компонент ядрышка. Наряду с этим ш ЭПС представлена лишь редкими стопками цистерн, большая часть ее распадается на мелкие пузырьки. Вероятно, частичной дезинтеграции подвергаются и микроворсинки клеток, т.к. в промежутках между ними в полости кишки наблюдалось множество мелких везикул, плотность которых соответствует внутренней части микроворсинок.

1.

Для этого вида характерно образование в пищеварительных клетках внутриядерных кристаллов (Брюханова, Суркова, 1976). По нашим данным, эпителиальные клетки ь.аеепхз отличаются также значительно более развитой системой латеральных инвагинаций плазматической мембраны. В отличие от X. с!аеор1а у этого вида

даже на ранних сроках после питания (через 5-15 мин) не удается обнаружить в полости кишки форменных элементов крови. Лизис их происходит крайне быстро, что соответствует данным Брюхановой с соавторами (1978). С началом цикла длинные стопки цистерн щ, ЭПС распадаются, как и у х. cheopis ; исчезает большая часть гранул. Вскоре в цитоплазме появляются новые липидные включения и темные гранулы в апикальной зоне клетки. В отличие от X. cheopft, у ъ. segnis не обнаружено анастомозов микроворсинок, но в их основании наблюдались длинные (до 1.5 мкм) пиноцитозные каналы. По ходу пищеварения также растет количество мультивезикулярных тел и лизосом. Уже через 20 мин у части особей наблюдалась повышенная концентрация в клетках темных остаточных тел. Транспорт веществ по межклетникам и в каналах базального лабиринта отмечен у этого вида на протяжении всего цикла пищеварения. Окончание пищеварения, как и у х. cheopis , сопровождаете^ образованием стопок цистерн ш ЭПС. У L. segnis эти стопки могут закручиваться, так что образуются структуры типа завитков, описанные в пищеварительных клетках многих кровососов (Chapman , 1985). Очевидно, появление таких структур вызвано снижением синтетической активности эпителия. Можно допустить, что образование их - своеобразный способ хранения ш ЭПС, которая становится своего рода резервом, вступающим в действие сразу после питания. Кровососание активизирует процессы синтеза в пищеварительных клетках, что выражается и в циклическом изменении структуры ядрышка.

Сравнивая в целом цикл пищеварения у двух исследованных видов блох, можно сказать, что последовательность протекания различных процессов наиболее выражена у х. cheopis , как вида с меньшей частотой питания, ъ. segnis переваривает кровь существенно быстрее. Возможно, это связано с более интенсивным транспортом веществ из эпителия в гемолимфу, чему служит более развитая сеть латеральных инвагинаций плазматической мембраны клеток. Даже в эксперименте изменение структуры клеток ь. segnis не имело такой четко выраженной последовательности в силу значительного совмещения во времени различных процессов. Однако общая направленность изменений клеток сходна у обоих видов.

- 9 -

Глава 5. СТАНОВЛЕНИЕ ДЕФИНИТИВНОГО ЭПИТЕЛИЯ СРЕДНЕЙ КИШКИ ИМАГО

Анализ препаратов разных стадий развития х. cheopia подтвердил известный в литературе факт (Wagner , 1936), что эпителий средней кишки личинок на стадии куколки полностью лизирует-ся и замещается новым. При линьке на имаго смены кишечного эпителия не происходит. Ультраструктура клеток поздней куколки сходна с той, что наблюдается у молодых непитавшихся имаго.

Пищеварительные клетки молодых блох отличаются очень светлой цитоплазмой, в которой преобладают свободные рибосомы и практически отсутствует ш ЭПС. Микроворси'нки и базальный лабиринт развиты слабо, нет секреторных грану^, лизосомы и остаточные тела крайне малочисленна. Характерно множество "пустых" вакуолей, причем преобладают крупные формы. Иногда в таких вакуолях наблюдаются скопления гликогена. Гранулы гликогена имеются и в самой цитоплазме клеток.

Первый цикл пищеварения у молодых самок х. cheopis занимает существенно больше времени, чем у зрелых и завершается только через 36-40 ч. Отсутствие достаточно развитого аппарата синтеза определяет крайне низкое содержание в клетке секреторных гранул на всех стадиях пищеварения. Образование анастомозов и формирование таким путем крупных апикальных гранул наблюдалось только у одно! особи. По-видимому, этот тип эндоцитоза, подобно некоторым другим особенностям физиологии, возникает у молодых блох не сразу, а лишь спустя какое-то время. С отсутствием анастомозов микроворсинок хорошо коррелирует малое количество ли-зосом, которые, как предполагалось, у зрелых блох участвуют в процессах внутриклеточного пищеварения. В каналах базального лабиринта отсутствуют признаки транспорта питательных веществ. Таким образом, недоразвитый характер клеток кишечного эпителия• молодых имаго определяет и недостаточную эффективность его работы, что отражается на скорости пищеварения.

Следует отметить, что в отсутствии прокормителя описанная структура клеток молодых имаго сохраняется вплоть до гибели насекомых. У 7-дневных непитавшихся блох было отмечено только

увеличение числа и размеров ликроворсинок, а также отсутствие включений гликогена. С началом питания структура клеток быстро меняется. Заметно увеличиваются каналы баэального лабиринта, возрастает плотность цитоплазматического матрикса. Питание ускоряет расходование запасов гликогена и переход на липидный обмен: у взрослых особей х. оЬеор1а гликоген в тканях никогда не образуется. Исчезает большая часть "пустых" вакуолей. Возрастает общий объем митохондрий и ш ЭПС, увеличивается число лизосом. Через 3 сут при непрерывном доступе блох к прокормителю эпителий средней кишки приобретает вид близкий к дефинитивному. При этом следует учитывать, что молодые имаго в этот период могут осуществлять и повторные нападения на хозяина, не доводя до конца переваривание предыдущей порции крови. Это может стимулировать необходимую дифференцировку клеток.

Таким образом, кишечный эпителий куколки испытывает необходимые преобразования на имагинальной стадии уже после выхода блох из кокона и начала питания. Эти преобразования осуществляются не за счет быстрой смены клеточного состава эпителия, как это предполагалось ранее (Ващенок, 1967), а за счет постепенного изменения структуры составляющих его клеток. Для подтверждения этого положения использовали метод авторадиографии, который позволяет однозначно оценить продолжительность функционирования отдельных клеток.

Глава 6. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ РЕГЕНЕРАЦИЯ КИШЕЧНОГО ЭПИТЕЛИЯ

Обновление кишечного эпителия блох происходит за счет деления клеток регенерационных гнезд. Митозы их отмечены у блох разного возраста, включая и самых старых особей. Митотический индекс (по отношению к числу камбиальных клеток) составил в среднем 0.5-0.7%. Фигуры митозов расположены, как правило, в основании гнезда, а клетки, включившие ^Н-тимидин через 2 ч после его введения, распределяются в нем более или менее равномерно. Однако вопрос о потенции камбиальных клеток, различающихся своим положением в регенерационном гнезде, остается открытым, т.к. нельзя исключить возможности эндорепродукции. Дифференцирован-

ные клетку полностью лишены способности к делению и не включают меченый предшественник на ранних сроках опыта.

Анализ автографов, полученных через разные промежутки времени после однократного введения ^Н-тимидина показал, что меченые клетки перемещаются от регенерационного гнезда за 2 сут на I клеточную позицию. Интересно, что скорость обновления клеточного состава одинакова у молодых и 7-дневных блох. Исходя из того, что среднее расстояние между гнездами составляет 8-10 клеток, весь эпителий, должен обновляться в течение примерно 20 сут. В то же время включения меченого предшественника, который блохи поглощали в первые дни имагинальной жизни, сохраняются в кишечном эпителии до 30 сут, т.е. практически до конца имагинальной фазы. Вероятно, это несоответствие связано с тем, что происходит рост органа. Показано, что с возрастом в кишечном эпителии х. сЬеор^з доля дифференцированных клеток увеличивается по отношению к неизменному числу регенерационных гнезд. Так, через 3 сут после выплода на одно регенерационное гнездо приходится около 38 клеток на срез, через 7 сут - около 48, а через 18 сут - порядка 96 клеток. В дальнейшем, у 30-дневных блох, достоверного увеличения количества эпителиальных клеток в средней кишке не наблюдалось. Замедление роста связано, вероятно, не только с увеличением числа дегенерирующих клеток, но и с выходом части камбиальных элементов из митотического цикла. Так, первичный индекс меченых ядер, взятый по отношению к общему числу камбиальных клеток, у молодых блох составил 21.66%, а у 7-дневных - 11.03+1.37/5.

На пролиферативную активность регенерационных гнезд оказывает существенное влияние длительный (более 2 сут) перерыв в питании блох. В наших опытах у особей, голодавших в течение 5 сут после введения ^Н-тимидина, выхода меченых клеток в диффе-ренцировку не наблюдалось совсем или эти клетки занимали первую позицию, считая от регенерационного гнезда. Существенно, что при этом наблюдались митозы. Показано, что увеличивается относительное число камбиальных клеток в эпителии голодавших особей^ Очевидно в отсутствие питания происходит замедленное прохождение камбиальными клетками митотического цикла или задержка их в фа-

зе g2 . При возобновлении питания наблюдается очень быстрый выход меченых клеток в состав функционирующих элементов. Их диф-ференцировка, вероятно, завершается уже без делений. Таким образом, мвжно считать, что фактором, определяющим выход в диффе-ренцировку новых эпителиальных клеток, является регулярное питание.

о

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основу эпителия средней кишки блох с периодическим питанием составляет тот же тип полифункциональных пищеварительных клеток,«которые характерны для большинства изученных насекомых. Помимо структурного сходства отмечено много общего в функционировании этих клеток у блох и других насекомых, особенно кровососущих двукрылых. В цикле пищеварения наблюдаются сходные изменения морфологии ш ЭПС, плотности цитоплазмы, формы и распределения митохондрий, отмечен циклический ресинтез и выведение включений липидов. Наличие элементов внутриклеточного пищеварения само по себе также не является уникальной особенностью блох, т.к. известно, что у многих животных разного филогенетического уровня оно сочетается с полостным ( wiggiesworth , 1943; Кага-новская, 1973; Rockstein , 1974; Морозов и др., 1985).

Данные настоящей работы позволяют предположить, что у блох, как и у кровососущих двукрылых ( Graf et al. » 1986), синтез пищеварительных ферментоа носит циклический характер, но сильно растянут во твремени и сопряжен с их выведением. При этом наиболее подходящей представляется секретогенная гипотеза регуляции клеточной активности,,согласно которой секреция пищеварительных ферментов начинается в ответ на поступление в кишечник крови ( Day , Powning , 1949). Выведение первой порции ферментов, запасенных в прошлом цикле пищеварения, может быть сигналом для начала нового секреторного цикла, что выражается в первую очередь в структурном изменении ядрышка и ш ЭПС. Вскоре в цитоплазме появляются немногочисленные секреторные гранулы, которые выводятся в полость кишки»сразу по мере образования. Такое положение сохраняется вплоть до завершающих этапов пшцева-

рения, когда выведение секрета приостанавливается и происходит незначительное накопление его в клетке. Быстрота выведения гранул при относительно низком их содержании не позволяет, вероятно, "поймать" и описать сам момент секреции, которая, скорей всего, осуществляется путем экзоцитоза через апикальную мембрану клетки.

Постепенный характер синтеза и выведения пищеварительных ферментов позволяет соотносить их продукцию с количеством выпитой крови, порция которой может значительно варьировать. Кроме того, при подобном сочетании функций осуществляется практически постоянное выведение питательных веществ в гемолимфу, что может быть основой для непрерывности процесса оогенёза.

Несмотря на отсутствие гонотрофической гармонии у блох существует закономерная связь между работой кишечника, яичников и жирового тела. Наиболее ярко эта взаимосвязь проявляется в первые дни после выхода имаго из кокона. Кишечный эпителий молодых непитавшихся блох имеет недоразвитый характер. Анализ литературных данных позволяет предположить, что этой особенностью характеризуются прежде всего кровососущие насекомые ( Cragg, 1920; Лутта, 1964; Hecker et al., 1971; Gemetchu, 1974; RUdin , Hecker , 1976). Но если у комаров и москитов дозревание клеток кишечного эпителия происходит до того, как насекомые приступают к питанию кровью ( Hecker et al. , 1971; Gemetchu , 1974), то у блох определяющим доразвитие фактором является само кровососа-ние. Таким образом, блохи с периодическим питанием приобретают окончательные, дефинитивные черты внутреннего строения только после установления тесной пищевой связи с хозяином. В этом, на наш взгляд, проявляется определенное сходство исследованных блох с видами стационарного типа паразитизма. Так, у Tunga penetrans изменения, связанные с гипертрофией, возникают только после определенного периода безотрывного питания на хозяине ( Reinchardt , 1975). С этой точки зрения и рост средней кишки 2. cheopis можно рассматривать, как аналогичное явление. Как и в случае стационарных паразитов, это позволяет поглощать единовременно больший объем крови, что, в свою очередь, способствует увеличению яйцепродукции самок.

- 14 -

Если у видов со стационарным типом паразитизма кишечный эпителий претерпевает лишь постепенные возрастите изменения, то у "блох гнезда" - х. оЬеор±а - на них накладываются изменения, связанные с циклом пищеварения. Как было показано на примере ь. пхв , "блохи шерсти" в этом отношении занимают как бы промежуточное положение между этими двумя группами. Изменение морфологии клеток у этого вида приобретает характер тенденции, так что не удается однозначно соотнести их ультраструктуру с определенной стадией цикла.

Очевидно, чем менее выражена периодичность питания блох, тем менее выражена в их клетках последовательность протекания различных процессов. Можно сказать, что пищеварительные клетки блох отличает определенная функциональная пластичность, которая выражается в отсутствии строгой детерминации последовательности процессов. Это свойство позволяет им работать в режиме, оптимальном для данного вида блох с учетом данных условий.

ВЫВОДЫ:

1. В составе эпителия средней кишки изученных видов блох выделено 3 типа клеток: камбиальные, пищеварительные и эндокри-ноподобные. Строение пищеварительных клеток типично для насекомых и сходно у обоих видов. Дляь. ае£п1з характерно наличие внутриядерных кристаллов и более развитая сеть латеральных инвагинаций плазматической мембраны клетки.

2. Структура пищеварительных клеток у блох с периодическим питанием подвержена циклическим изменениям, связанным с процессом пищеварения. Закономерно меняется морфология ш ЭПС, микроворсинок, размеры и характер распределения митохондрий, обилие лизосом и остаточных тел. Последовательность этих изменений наиболее выражена у редкопитающегося вида - х. сЬеор^з.

3. В цикле пищеварения у блох нельзя выделить стадии секреции ферментов и абсорбции питательных веществ. Оба эти процесса происходят более или менее параллельно. Синтез пищеварительных ферментов, вероятно, осуществляется по ходу пищеварения и сопровождается постепенным выведением из клетки секреторных

гранул в полосяь кишки.

У обоих исследованных видов обнаружены элементы внутриклеточного пищеварения (пиноцитозные каналы - Ь. ае®а!з и эн-доцитозные вакуоли у х. сЬеор1а ). Максимум эндоцитозной активности совпадает с периодом наиболее интенсивного гемолиза эритроцитов и,вероятно, стимулируется высвобоздением гемоглобина.

5. В онтогенезе х. сЬеорхз происходит полное замещение личиночного кишечного эпителия на куколочный. Дегенерации куко-лочного эпителия при формировании имаго не происходит. Ультраструктура клеток поздней куколки сходна с той, что наблюдается у молодых имаго до начала литания.

6. При регулярном питании X. сЬеорхз в первые *ри дня после выплода происходит доразвитие кишечного эпителия, сопровождаемое существенными изменениями в структуре и физиологии клеток (доразвитие микроворсинок, базального лабиринта, ш ЭПС, появление эндоцитозной и секреторной активности). В отсутствии питания наблюдаются лишь частичные изменения, а в целом клетки сохраняют структуру, свойственную только что выплодившимся имаго.

7. Деление клеток регенерационных гнезд у X. сЬеор1а происходит на протяжении всей жизни имаго. С возрастом доля камбиальных клеток, участвующих в размножении заметно снижается. В результате в первой половине имагинальной фазы наблюдается рост средней кишки, что выражается в увеличении относительного количества дифференцированных клеток. После 15-18 дней процессы пролиферации и дегенерации клеток в средней кишке приходят в равновесие, и дальнейшего увеличения размеров органа не происходит.

8. Скорость выдвижения клеток из регенерационных гнезд в течение всей жизни имаго остается постоянной и составляет примерно I клеточную позицию за 2 суток. Полного обновления клеточного состава органа за время существования имаго не происходит.

9. Голодание тормозит выдвижение из регенерационных гнезд новых дифференцированных клеток. При возобновлении питания этот эффект исчезает уже за I сутки.

10. Механизм стимулирования клеточной дифференцировки в эпителии средней кишки блох оказывается сходным при формировании дефинитивного эпителия имаго и в ходе физиологической регенера-

W. Кровососание - основной фактор, запускающий дифференциров-ку клеток; в этом существенное отличие блох от других исследованных кровососов (в частности комаров).

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Филимонова С.А. Изменения ультраструктуры эпителия средней кишки Xenopsylla cheopis (Siphonaptera: Pulicidae) в процессе пищеварения.// Паразитол. сб. 1985. Вып. 33. С. 149158.

2. Филимонова С.А. Ультраструктурные изменения кишечного эпителия иыаго Xenopsylla cheopis (Siphonaptera) после выхода из кокона и начала питания // Паразитология. 1986. Т. 20, вып. 2. С. 99-105.

3. Филимонова С.А. Авторадиографическое исследование эпителия средней кишки блохи xenopsylla cheopis // Цитология. 198?. Т. 29, № 2. С. 182-185.

4. Филимонова С.А. Морфологический анализ пищеварения у блох Leptopsylla segnis (Siphonaptera: Leptopsyllidae) // Паразитология. 1989. Т. 23, вып. 6. С. 480-488.

U . Подписано к печати Oé.íq заказ /с Зу

Тирах 100 , формат бумаги 60x84 I/I6, 1.0 печ. л. Бесплатно Ротапринт тип. Л2 "Ленуприздата". I99I04, Ленинград, Литейный пр., дои J& 55.