Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Исследование клеток и вещества мезоглеи на разных стадиях жизненного цикла AURELIA AURITA (CNIDARIA, SCYPHOZOA)

ВАК РФ 03.00.11, Эмбриология, гистология и цитология

Автореферат диссертации по теме "Исследование клеток и вещества мезоглеи на разных стадиях жизненного цикла AURELIA AURITA (CNIDARIA, SCYPHOZOA)"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ . На правах рукописи

НАПАРА Татьяна Олеговна

ИССЛЕДОВАНИЕ КЛЕТОК И ВЕЩЕСТВА МЕЗОГЛЕИ НА РАЗНЫХ СТАДИЯХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА AURELIA AURITA (CNIDARIA, SCYPHOZOA)

03.00.11 - эмбриология, гистология

и цитология 03.00.08 - зоология

АФТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1995

Работа выполнена на кафедре цитологии и гистологии биолого-почвенного факультета Санкт-Петербургского государственного университета.

Научный руководитель: кандидат биологических наук,

доцент О.Ю.ЧАГА

Официальные оппоненты: доктор биологических наук.

профессор Л.Н. СЕРАВИН

доктор биологических наук М. 3. АРОНОВА

Ведущее учреждение: Зоологический институт РАН

Защита диссертации состоится _" _____ 1995 г

в 15 час 30 мин на заседании диссертационного совета Д.063.57.22 по защите диссертаций на соискание степени доктора биологических наук при Санкт-Петербургском государственном университете.

Адрес: 199034, Санкт-Петербург. Университетская наб.. 7/9. Биолого-почвенный факультет, аудитория 133.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им. А.М.Горького Санкт-Петербургского государственного университета.

Автореферат разослан "_" __ 1995 г.

УченьШ секретарь специализированного совета доцент

Д.К. ОБУХОВ

общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Кишечнополостные представляют большой интерес для сравнительно-гистологических исследований, как одна из групп низших многоклеточных животных, в пределах которой можно проследить разные этапы становления тканевого уровня организации (Горышина, Чага. 1990).

Тело кишечнополостных образовано двумя эпителиальными пластами. между которыми находится прослойка межклеточного матрик-са - мезоглея, представляющая собственно внутреннюю среду этих животных. У ряда представителей этих двухслойных животных, лишенных среднего зародышевого листка, мезоглея заселена свободными подвижными клетками и приобретает сходство с соединительными тканями других многоклеточных животных (Заварзин, 1945). Так как матрикс мезоглеи синтезируется клетками эпителиев (Hausman, Burnett, 1971; singer, 1974), то наличие свободных, подвижных клеток в мезоглее не привлекает особого внимания исследователей, а статус мезоглеи как ткани остается неясным.

Литературные данные о строении, функциях и происхождении свободных клеток мезоглеи очень малочисленны (Chapman D.. 1974). И. И. Мечников, изучая функции мезоглеальных клеток, обнаружил их способность к фагоцитозу и рассматривал их как настоящие мезодермальные клетки (Мечников, 1947). Имеются отдельные наблюдения о способности клеток мезоглеи у сцифомедуз и актиний к пролиферации (Chapman D., 1974; Young. 1974; Mlnaslan. 1980) и единственная работа, в которой экспериментально показан источник развития клеток в мезоглее (Colley. Trench. 1985).

Цель и задачи исследования. Целью нашего исследования явилось . выяснение гистологического статуса мезоглеальных клеток и мезоглеи в целом. В связи с этим нами было предпринято комплексное изучение клеток и матрикса мезоглеи' сцифомедузы Aurelia aurlta, у которой имеются свободные клетки в мезоглее на поли-поидной и медузоидной стадиях жизненного цикла.

Цель определила задачи данной работы: изучение- морфологии клеток и матрикса мезоглеи, а также выяснение возможных функций и кииетики мезоглеальных клеток. Для .того, чтобы проследить судьбу и морфологические изменения мезоглеальных клеток в ходе

жизненного цикла, выяснить скорость роста их популяции и механизмы их обновления, оказалось важным уделить достаточно внимания изучению особенностей биологии животных в данном месте обитания и исследовать ростовые характеристики эфир и медуз.

Научная новизна. Впервые проведено детальное исследование шзненного цикла сцифомедузы A.aurlta в Белом море (губа Чупа) и изучены ростовые характеристики эфир и медуз. Впервые показано, что мезоглеальные клетки медуз A.aurlta являются белок-син-тезирующими клетками и секретируют материал своих гранул в мезоглею путем экзоцитоза. Впервые проведено изучение клеточного цикла у Scypfiozoa, на примере мезоглеальных клеток A.aurlta. и показано, что мезоглеальные клетки медуз являются обособленной клеточной популяцией, способной к росту и самоподдержанию.

Установлено, что популяцию мезоглеальных клеток A.aurlta можно рассматривать как тканевую систему, сопоставимую по уровню гистологической обособленности и функциональным особенностям с клетками крови и соединительной ткани других многоклеточных животных.

Теоретическая и практическая значимость. Полученные в работе данные существенно углубляют знания о гистологии кишечнополостных и вносят свой вклад в исследование тканей внутренней среды беспозвоночных тавотных. Материалы по исследованию клеток и матрикса мезоглеи вошли в учебное пособие Горышина E.H., Чага О.Ю. "Сравнительная гистология тканей внутренней среды с основами иммунологии" и используются при чтении курса "Общая и сравнительная гистология" в Санкт-Петербургском университете. Полученные данные о биологии A.aurlta могут быть использованы при экологическом мониторинге губы Чупа Белого моря.

Апробация работы. Основные"материалы диссертации доложены на совместных семинарах кафедр гистологии и цитологии и зоологии беспозвоночных (С.-Петербургский госуни'верситет); IY Всесоюзном симпозиуме по губкам и кишечнополостным (Морская биологическая станция МГУ, 1989 г): XXXIII конференции студентов и аспирантов морфологических кафедр и лабораторий ленинградских ВУЗов и НИИ (Ленинград, 1990 г); Юбилейном заседании общества естествоиспытателей (1992 г): международном симпозиуме "Вопросы морской биологии в современном мире" (Гельголанд, 1992); YI совещании

программы "Вид и его продуктивность в ареале" (Зоологический институт РАН. 1993 г); заседании общества анатомов, гистологов, эмбриологов (С.-Петербургская Педиатрическая академия, 1994 г).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов. Список цитированной литературы включает 108 работ (34 отечественных и 74 иностранных). Иллюстративный материал представлен 12 таблицами, 32 рисунками и фотографиями. Общий обьем диссертации составляет 114 страниц.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Обьектом исследования был вид Aurelia aurtta (L.) (сем. Ulmaridae. отр. Semaeostcmae, кл. Scyphozoa). Материал собирали в 1985-1992 гг в губе Чула Белого моря. Отлов животных производился в разные сезоны года и охватывал все стадии жизненного цикла A.aurlta. Для изучения параметров роста мелуз проводили систематический отлов животных в течение четырех лет, собирая 7-10 выборок за сезон по 20-100 особей.

. Исследована возможность описания весового роста медуз экспоненциальным уравнением P~JJek-p^ (1). где Р„- начальный вес (г). Р - вес (г), t - время между отловами (сут), кР- удельный коэффициент весового роста.

Для прямого определения скорости роста популяции мезогле-альных клеток использовали две группы медуз известной массы, собранных 21.06 и 2.07 1985 г. Рост медуз в это,время описывается экспоненциальным уравнением, а обьем мезоглеи пропорционален массе животного. На срезах одинаковой толщины (7 мкм) подсчитывали среднее количество клеток на стандартной площади мезоглеи у 7 животных на каждом сроке. Время удвоения популяции мезоглеальных клеток рассчитывали по формуле: ~г— BnZ • t

ёп^Ш (2),

где Р( и Рг - средний вес животных при первом и второ'м отловах (г), п< и пг - среднее число клеток на стандартной площади при первом и втором, отловах соответственно, t - время между отловами (сут).

Морфологический анализ клеток и матрикса мезоглеи сцифис-том, стробил, эфир и медуз A.aurlta проводили на световом и электронномшсроскопическом уровне, применяли также прижизненные

наблюдения с помощью фазово-контрастной микроскопии.

Гистохимический анализ, проводившийся на парафиновых срезах, включал реакции на общие и катионные белки, нейтральные и кислые полисахариды, сульфидные группы и дисульфидные связи. Все реакции проводили по стандартным методикам.

Авторадиографический метод исследования, с использованием однократной и многократной инкубации животных в ЗН-тимидине. применяли для изучения кинетики популяции мезоглеальных клеток у стробил, эфир и медуз. Параметры клеточных циклов определяли по "кривым меченых митозов" и "кривым насыщения" графическим способом и по уравнениям Квастлера.

результаты и обсуждение

I. Структура жизненного цикла А.аигИа.

Полученные результаты позволяют подробно описать жизненный цикл А.аигИа в губе Чупа Белого моря. Стробиляция сцифистом начинается в марте и заканчивается в первой половине мая достаточно синхронным отделением эфир. Развитие и рост эфир продол-кается в течение месяца, так что во второй половине июня практически все эфиры заканчивают метаморфоз и превращаются в медуз. Медузы стремительно растут, фаза их быстрого роста продолжается около 50-ти сут. Половозрелые животные встречаются с конца июля, а планулы наблюдаются в планктоне р первой половине августа - начале сентября, в первой половине августа рост медуз останавливается, и в начале сентября медузы исчезают. Сцифистомы обычны в обрастаниях в течение всего года. Осенью они образуют подоцисты, а в марте наблюдается выход сцифистом из подоцист.

Для того, чтобы вычленить особенности биологии А.аигИа в Белом море, самой северной из изученных популяций, необходимо провести сравнение с данными о животных, обитающих в других регионах. В заливе Уразуко Японского моря медузы обычны в течение всего года (Уазийа. 1968, 1969, 1971). Половозрелые животные встречаются с конца января по начало июля. Продолжительность жизни медуз около года, основной особенностью этой популяции является то. что стробиляция носит лишь вспомогательный характер, а большая часть эфир развивается прямо из осевших планул. В результате эфиры наблюдаются в планктоне во время нереста - с февраля по июль.

Б Черном море медузы встречаются также в течение всего года (Миронов, 1967, 1971; Шушяша, Мусатов 1983). Крупных медуз отмечают в мае и ноябре. Эфиры встречаются в планктоне с мая по ноябрь и имеется два пика их численности в декабре и апреле. Продолжительность жизни медуз - около шести месяцев. Вероятно в Черной море имеется две генерации медуз - зимняя и летняя.

В северной Атлантике наиболее полно изучен жизненный цикл A.aurlta в Галлмарфьорде. Западная Швеция (Hernroth, Gronäahl, 1983. 1985) и в Нильском заливе Балтийского моря (Thiel, 1962; Holler. 1980, 1984). Как и в Черном море, период стробиляции продолжается с ноября по июнь, а отдельные эфиры встречаются вплоть до августа. В этих районах также наблюдается два пика отделения эфир. Первый из них приходится на конец осени - начало зимы, второй имеет место в апреле - мае, вместе с тем имеется лишь одна генерация медуз. Было показано (Hernroth. Grondahl 1985), что в течение зимы эфиры почти не растут, пребывая в состоянии, близком к диапаузе. и только весной, в апреле,. начинается их рост и превращение в медуз вместе с эфирами, появившимися весной. Медузы растут до начала августа, в сентябре - октябре их размеры снижаются примерно на 15% за месяц. Одновременно, в результате гибели, падает и численность медуз, и в ноябре животные полностью исчезают. Следовательно, в Кильском заливе период роста и жизни медуз занимает, как и в Черном море, около 5-7 месяцев. Сходная структура цикла характерна и для других популяций A.aurita, обитающих в средних широтах (Verwey, 1942; Palmen. 1S54; Hamner, Jenssen. 1974).

В губе Чупа стробиляция полипов происходит, вероятно, только весной, тогда как в других, более южных широтах, период стробиляции продолжительный и имеет два пика - весенний и осенний. В соответствии о этим, эфиры встречаются в планктоне в гу1 бе Чупа в мае - июне, тогда как в других местах обитания эфиры обычны большую часть года.

Следующая особенность связана с тем. что отдельные стадии жизненного цикла все особи проходят достаточно синхронно. Если в Балтийском и Черном морях отделение эфир продолжается в течение 8-10 месяцев, то в Белом море этот процесс занимает всего около двух недель; Благодаря этому синхронизированы и следующие

этапы цикла: развитие эфир, их метаморфоз, рост и созревание медуз. В Белом море отмечается и более строгая приуроченность стадий жизненного цикла к определенному времени года.

Одна из особенностей беломорской популяции, уже отмеченная Луканиным (Луканин, 1976), заключается в резком сокращении сроков жизни медуз, котороя составляет - не более трех месяцев, что значительно, в 2-4 раза меньше, чем в других морях.

Фаза быстрого роста медуз продолжается около 40 - 50 дней. В это зремя увеличение размеров медуз хорошо описывается уравнением экспоненциального роста 1. Описание роста медуз в экспоненциальной форме позволяет провести сравнения скорости роста животных в разные года, а также сравнить ее со скоростью роста медуз, обитающих в других морях. Мы показали наличие достоверных различий в скорости роста медуз в разные годы, и, проанализировав изменения температуры воды в летние месяцы, обнаружили прямую корреляцию между скоростью роста медуз (кр) и интегральным показателем температуры воды.

Сравнение скорости роста медуз в губе Чупа и в других, более южных местах обитания показало, что, при самой короткой продолжительности жизни, беломорские медузы достигают достаточно крупных размеров, благодаря их высокой скорости роста.

2. Морфология клеток и межклеточного вещества мезоглеи.

При гистологическом исследовании развивающихся сцифистом от стадии осевшей планулы до стадии полипа с 16 щупальцами можно видеть, что в это время эпи- и гастродерма тесно прилежат друг к другу, так что мезоглея представлена тонкой пластинкой межклеточного . вещества. У сцифистом с четырьмя щупальцами наблюдаются отдельные мелкие клетки, лежащие между эпителиальными пластами и окруженные межклеточным, веществом.

По мере дальнейшего роста сцифистом толщина мезоглеи и количество мезоглеальных клеток увеличивается. Б мезоглее крупных сцифистом количество клеток, подсчитанное на полных сериях срезов достигает 280 - 320. На этой стадии мезоглеальные клетки обычно имеют овальную форму; а их мелкие ядра интенсивно окрашиваются гематоксилином. В эозинофильной цитоплазме имеется крупные фагоиитарные вакуоли с мелкими включениями (рис. 1 а)

Увеличение числа мезоглеальных клеток может быть связано о выселением клеток-предшественников из эпителиев. В то же время эти клетки делятся, их митотический индекс (МИ) довольно низкий . 0.1%. Имеющихся данных недостаточно для того, чтобы выяснить, насколько серьезную роль играет пролиферация в росте популяции мезоглеальных клеток у сцифистом.

В мезоглее стробил имеется два варианта клеток. В базаль-ной. полипоидной части клетки по своей морфологии не отличаются от мезоглеальных клеток сцифистом. В мезоглее формирующихся эфир клетки становятся более крупными, их цитоплазма приобретает слабую базофилию и кроме вакуолей, обычно содержит от 1 до 6 специфических гранул, а в их ядрах появляются крупные ядрышки (рис. 1 б). Эти клетки интенсивно делятся, их МИ составляет 2.2Ж, тогда как деление клеток в мезоглее базальной части стробил практически отсутствует. Мы предполагаем, что оба. варианта этих клеток принадлежат к одной клеточной линии, а наблюдаемые морфологические различия связаны с активацией этих клеток во время быстрых морфогенетических актов, их интенсивным размножением и началом специфических синтезов.

У молодых медуз мезоглеальные клетки имеют округлую форму, их ядра содержат 1-2 крупных ядрышка. Цитоплазма сохраняет слабую базофилию, а количество специфических гранул увеличивается до 10 - 15 (рис, 1 в). Мезоглеальные клетки молодых медуз активно размножаются (МИ . 1.535), так что по мере роста животных увеличивается не только их абсолютное количество, но и возрастает их плотность в мезоглее.

Когда рост зрелых медуз останавливается, то полностью прекращается размножение клеток в мезоглее (ИИ - ОХ). На этой стадии популяция мезоглеальных клеток становится гетерогенной. Большинство клеток имеет овальную форму, их' ядра содержат 1-2 ядрышка. По сравнению с клетками молодых медуз, обьем их цитоплазмы несколько возрастает, а количество специфических гранул достигает СО'- 26 (рис 1 г). Кроме того встречаются агрануляр-ные клетки с вакуолизированной цитоплазмой и двуядерные клетки (рис. 1 д). Таким образом, морфология и. пролиферативная активность закономерно меняются в ходе жизненного цикла A.aurlta.

рис. 1

,,рис. г .

Рис. 1. Мезоглеальные клетки сцифистоьш (а), эфиры (б), молодой (в) и зрелой (г) медузы и двуядерная клетка (д) Рис. 2. Схема строения мезо-глеальной клетки зрелой медузы. 1-ядро. 2-митохондрия 3-цистерны шЭПС. 4-аппарат Гольдаи. 5-гранула. 6-волок-на мезоглеи, стрелкой указана первичная пора.

По мере роста эфир и медуз обьем мезоглеи быстро увеличивается. при этом постепенно возрастает ее плотность и усложняется организация. Увеличивается количество коллагеновых волокон и. особенно, количество и толщина эластических волокон. Они распо-логаются более упорядочение, самые толстые из них образует плотный слой под эпителием зксумбреллы, более тонкие, располагаются перпендикулярно этому слою и уходят вглубь мезоглея.

Прижизненные наблюдения показали, что мезоглеальные клетки могут образовывать псевдоподии. Нередко встречаются клетки, прикрепленные к мезоглеальным волокнам, вдоль которых располагаются их отростки. При введении взвеси кармина в мезоглею ухе через 30 - 60 мин появляются мезоглеальные клетки с захваченными инородными частицами. Таким образом, мезоглеальные клетки являются фагоцитами и обладают амебоидной подвижностью. Эти наблюдения согласуются с данными других авторов (Мечников, 1947; Праздников. Михайлова, 19С2).

Кроме того, мы нашли, что мезоглеальные клетки способны фагоцитировать не только инородные частица, но и клетки того же типа. В этой связи интересно отметить, что при голодании медуз плотность клеток в мезоглее быстро снижается, и встречаются мезоглеальные клетки с крупной фагоцитарной вакуолью, в которой находится клетка на той или иной стадии переваривания. Возможно, что фагоцитоз одних мезоглеальных клеток другими может быть механизмом, с помощью которого регулируется количество этих клеток при изменении условий обитания животных.

В настоящей работе изучена ультраструктура мезоглеальных клеток у Формирующихся на стробиле эфир, молодых (диаметр 1 - 5 см) и половозрелых медуз (диаметр 24 - 29 см).

Во время формирования эфир на стробиле мезоглеальные клетки содержат в цитоплазме многочисленные вакуоли, сходные с гетеро-фагосомами, а их поверхность образует многочисленные выросты, которые, возможно, участвуют в фагоцитозе мезоглеального мат-рикса. У поздних эфир и медуз мезоглеальные клетки обладают мощным белок-синтезирующим аппаратом, тогда как гетерофагосомы редки или отсутствуют. По мере роста медуз степень развития шЭПС существенно возрастает, она представлена длинными плоскими цистернами, окружающими ядро в несколько рядов. У медуз диаметром 1 - 5 см количество рядов шЭПС составляет 3-5, а у крупных половозрелых медуз с диаметром зонтика 24 - 29 см достигает 6-8 (рис. 2). Эти данные соответствуют нашим светооптическим наблюдениям и' показывают, что в ходе развития эфир и медуз уровень дифференцировки мезоглеальных клеток повышается.-

Специфические гранулы могут лежать как в глубине цитоплазмы. тек и непосредственно у поверхности клетки, в последнем

случае удается наблюдать картины, которые можно рассматривать как разные этапы слияния мембраны гранул с плазматической мембраной, и трактовать их как стадии экзоцитоза. Можно выявить три варианта таких контактов. В первом случае мембрана гранулы вместе с плазмолеммой образуют складку над поверхность» клетки. Во втором случае эти мембраны соприкасаются, и в месте их контакта наблюдается структура, сходная с первичной зоной слияния мембран. Третий вариант контакта соответствует экзоцитозному карману, который представляет собой завершающий этап выведения материала гранулы в околоклеточное пространство (рис. 2). Интересно. что эти три варианта контактов совпадают с основными этапами экзоцитоза. например, в В-клетках островков Лангерганса (Orel et. al., 1977). В целом данные ультраструктурного анализа показывают, что мезоглеальные клетки медуз являются белок-син-тезирующими клетками, и что материал их гранул секретируется в мезоглею путем экзоцитоза.

3. Цитохомический анализ клеток и матрикса мезоглеи.

Результаты цитохимического анализа показывают, что материал специфических гранул мезоглеальных клеток представлен катионны-ми белками или гликопротеинами. для которых характерно высокое содержание лизина, цистеина и дисульфидных связей.

Несмотря на существенные возрастные изменения в строении мезоглеи, ее гистохимические характеристики оказались сходными у-эфир и медуз разного возраста. Особое внимание привлекает почти полное сходство гистохимических характеристик специфических гранул и эластических волокон, и те, и другие представлены белками или нейтральными гликопротеинами с катионными свойствами, содержание цистеина в которых превышает i%. причем по этим признакам они резко отличаются от остального вещества мезоглеи. Еще одна очевидная корреляция состоит в том. что по мере созревания медуз растет количество и плотность клеток в мезоглее, повышается уровень их дифференцировки, и одновременно увеличивается число и толщина эластических волокон. Кроме того, как в ходе прижизненных наблюдений, так и на гистологических срезах часто , удается наблюдать непосредственный контакт мезоглеальных клеток с этими волокнами.

- 11 -

Эти данные показывают, что мезоглеальные клетки А. аигШ, кроме выполнения защитных функций. ' могут принимать участие в построении и обновлении межклеточного матрикса мезоглеи. Гистохимическое сходство и другие приведенные вше наблюдения позволяют предполагать, что продукты их секреции могут слутать материалом для формирования эластических волокон.

4 Пролиферативная активность и параметры клеточных циклов мезоглеальных клеток.

Изучение пролиферативной активности мезоглеальных клеток на разных стадиях жизненного цикла показало, что клетки в мезоглее сцифистом, эфир и молодых медуз способны к размножению. Так, у сцифистом МИ мезоглеальных клеток низкий и составляет около 0.1%. В мезоглее эфир и молодых медуз клетки активно делятся. их МИ 2,2% и 1.595, соответственно.

Проведенный авторадиографический анализ позволил достаточно полно описать кинетику репродукции мезоглеальных клеток у эфир и молодых медуз. Данные, полученные в опыте с многократной инкубацией эфир в ЗН-тимидине, позволили расчитать параметры клеточного цикла мезоглеальных клеток (табл. 1). У эфир практически все мезоглеальные клетки интенсивно размножаются и представляют собой растущую клеточную популяцию, время удвоения которой составляет 30 ч.

Таблица 1. Параметры клеточного цикла мезоглеальных клеток эфир и молодых медуз.

I Ш{%)

фаза Э(Ж) (Р{ЗЕ> ¡Длительность фаз (ч)| Т(ч)

I I э вг м й1 |

эфиры | 2.2 I

медузы I 1.5 _1_

18.2 1100 | 6 7 0.75 16 | 30

II I

12.0 I 98 | 6 10 0.75 31 | 48

__I____I_

т-

По результатам опытов с однократной и многократной инкубацией молодых медуз в ЗН-тимидине были рассчитаны параметры клеточного цикла мезоглеальных клеток (табл. 1). Полученные данные показывают, что практически все мезоглеальные клетки молодых

медуз, также как и эфир, находятся в клеточном цикле, продолжительность которого составляет около 48 ч. При таких показателях пролиферативной активности популяция мезоглеальных клеток должна удваиваться каждые 2 сут. Среднее время удвоения этих клеток, рассчитанное по формуле 2. составило 2 сут. Таким образом, скорость роста этой популяции клеток, расчитанная на основе авторадиографических опытов соответствует ее реальной скорости роста. Следовательно, пролиферативной активности мезоглеальных клеток медуз достаточно для самоподдержания и роста этой попу- v ляции клеток, без подсева ее из эпителиальных пластов.

К особенностям структуры цикла мезоглеальных клеток можно отнести относительно короткую Фазу синтеза ДНК (около 6 ч) и занимающую более половины цикла фазу G1. Возможно, что эти особенности связаны с довольно высоким уровнем дифференцировки мезоглеальных клеток, который требует синтеза специфических гранул в каждом клеточном цикле. Интересно отметить, что для некоторых клеточных линий у гидр характерна очень короткая фаза G1 (Campbell. David. 1974), и это дает повод говорить о существовании у Hydrozoa клеточных циклов без постмитотического периода (Prescott, 1987). Напротив, у двух представителей Scyphozoa -полипов Cassiopeia (Curtis. Cowden, 1974) и медуз A.aurita -изученные клеточные линии характеризуются митотическими циклами с продолжительным периодом G1. Можно также отметить и большую неоднородность мезоглеальных клеток по продолжительности фазы G2. Подобная вариабельность характерна для многих тканей у беспозвоночных животных (Заварзин и др., 1981).

Полученные результаты показывают, что лролиферативная активность мезоглеальных клеток коррелирует со скоростью роста животных. У молодых медуз, находящихся в фазе, быстрого роста, клетки размножаются так интенсивно, что увеличивается не только их абсолютное количество, но и их плотность в мезоглее. Напротив. у прекративших рост взрослых медуз эти клетки практически не делятся и появляются клетки с двумя ядрами. Известно, что у позвоночных животных клетки некоторых тканей, например кардио-миоциты (Румянцев, 1986), на завершающих этапах дифференцировки проходят последний цикл репродукции без цитокинеза, в результате чего часть зрелых клеток становится двуядерными. Возможно.

чю сходное явление имеет место и в случае мезоглеальных клеток зрелых медуз.

Причины остановки роста медуз до сих пор неясны. Однако существенным фактором, вызывающим это явление в естественных условиях, может быть истощение пищевых ресурсов (Moller, 1984). Лабораторные наблюдения также показывают, что скорость роста медуз во многом определяется количеством и доступностью пищи (Hamner, Jenssen, 1974). Поэтому интересно отметить ряд связанных с этой проблемой данных, полученных в авторадиографических экспериментах. В опытах , во время которых животных обильно кормили, митотический индекс мезоглеальных клеток сохраняется в пределах нормальных значений. Напротив, у голодавших в ходе опыта медуз происходит заметное снижение пролиферативной активности этих клеток. Об этом говорят падение их МИ с 1.5 до 0.155, уменьшение плотности клеток в мезоглее и отсутствие разведения метки на поздних сроках опыта с однократной инкубацией в ЗН-ти-мидине. Кроме того, в наших ранних экспериментах, проводившихся на медузах, которые жили до начала опытов в лаборатории без специального кормления, мы наблюдали более низкие значения про-лиферативного пула (от 30 до 5036) и индексов фазы S (3 - 535). Все эти результаты позволяют предполагать, что одним из факторов. определяющих интенсивность размножения мезоглеальных клеток, может быть доступность питательных веществ. Подобная зависимость хорошо изучена у гидр, у которых скорость пролиферации клеток и, соответственно, скорость роста животных прямо связаны с количеством потребляемой пищи (Campbell. Otto, 1977; Hermann, Berklng, 1987).

Таким образом, полученные в нашей работе данные показывают, что у молодых медуз свободные клетки интенсивно размножаются. Уровень их пролиферативной активности вполне достаточен, чтобы полностью объяснить наблюдаемый рост популяции этих клеток. Поэтому можно предполагать, что у эфир и медуз A. aurlta мезоглеальные клетки - это самостоятельная клеточная линия, которая на данной стадии жизненного цикла гистогенетически не связана с клетками эпителиев.

Одним из признаков, позволяющих рассматривать определенную совокупность клеток в качестве самостоятельной ткани, служит

наличие в данной системе собственного камбия (Заварзин. 1945). Поэтому теоретическая цель нашей работы заключалась в том, чтобы выяснить, могут ли возникать у кишечнополостных, животных первично лишенных мезодермы, линия мезоглеальных клеток, обладающая собственной камбиальностью. Полученные данные показывают, что у А.аигПа и, возможно, у других предствителей класса ЗсурЯогоа, действительно существует особая линия свободных клеток. Можно предполагать, что они возникают на стадии сцифистсмы из эпитеалиальных клеток, но в дальнейшем утрачивают связь с эяителиями. У эфир и медуз эти клетки интенсивно размножаются, так что быстрый рост численности клеток хорошо объясняется их собственной высокой пролиферативной активностью. Поэтому мы считаем возможным рассматривать подвижные свободные клетки мезоглеи А. аиг1Ьа как самостоятельную тканевую систему, обладающую собственной камбиальностью и сопоставимую по уровню своей гистологической обособленности с системами клеток крови других многоклеточных.

ВЫВОДЫ.

1. Исследована структура жизненного цикла А.аигПа в губе Чупа Белого моря. Сравнение полученных результатов.с литературными данными о биологии А.аигНа в других, более южных местах обитания, позволили выявить следующие особенности жизненного цикла беломорской популяции: синхронизация стадий жизненного цикла - стробиляции, развития и метаморфоза эфир, роста медуз; строгая приуроченность стадий жизненного цикла к определенным сезонам года; короткая продолжительность жизни медуз.

2. Изучены параметры роста медуз и показана возможность описания их роста в экспоненциальной форме. Среднее время удвоения веса медуз, как показатель скорости роста, в разные годы варьирует от 3.3 до 4.2 сут и прямо коррелирует с интегральным показателем температуры воды в летние месяцы. Скорость роста медуз в Белом море в 2 - 4 раза выше, чем в других регионах, что дает им возможность достигать относительно крупных размеров при более коротком времени роста.

3. Мезоглеальные клетки появляются у небольших сцифистом с .четырьмя щупальцами, их количество в мезоглее у взрослых сци-

Листом достигает 300. У эфир и медуз количество клеток продолжает расти, так что не. только возрастает их абсолютное число, но увеличивается их плотность в мезоглее. Установлено, что у молодых медуз время удвоения популяции мезоглеальных клеток составляет 2 сут.

4. Показано, что на всех стадиях жизненного цикла мезоглеальные клетки делятся. МИ мезоглеальных клеток составляет: у сцифистом - 0.1%. в верхней части стробилы - 2.2%. у эфир -2.2%. у молодых медуз - 1.5%. Только у зрелых медуз размножение мезоглеальных клеток прекращается.

5. Изучение параметров клеточного цикла с помощью метода тимидиновой авторадиографии показало, что практически все мезоглеальные клетки находятся в клеточном цикле, продолжительность которого у молодых медуз составила 48 ч. При таких показателях время удвоения количества клеток должно быть 2 сут. чти соответствует реальной скорости роста этой клеточной популяции. Таким образом, пролиферативной активности мезоглеальных клеток достаточно для роста и самоподдержания своей популяции.

6. Показано, что морфология мезоглеальных клеток изменяется в ходе жизненного цикла А.аигиа. У сцифистом мезоглеальные клетки являются фагоцитами. У эфир и медуз клетки, сохраняя способность к фагоцитозу, становятся типичными белок-синтезиру-ющими клетками, уровень дифференцировки которых постепенно повышается по мере роста медуз.

7. По-видимому, мезоглеальные клетки постоянно выводят материал своих гранул в мезоглею путем экзоцитоза. Материал специфических гранул мезоглеальных клеток представлен катионными белками или гликопротеинами, для которых характерно высокое содержание лизина, цистеина и дисульфидных связей. Сходство цитохимических характеристик материала гранул и эластических волокон мезоглеи позволили предположить, что продукты секреции этих клеток могут служить материалом для формирования эластических волокон.

8. Полученные данные показывают, что мезоглеальные клетки А.аигиа являются обособленной клеточной линией, способной к росту и самоподдержанию, и что. кроме выполнения защитных функций, мезоглеальные клетки участвуют в синтезе межклеточного

вещества мезоглеи. Таким образом, мезоглеальные клетки A.aurlta можно рассматривать как тканевую систему, сопоставимую по своим функциям и уровню обособленности с клетками крови и соединительной ткани, имеющих мезодермальное происхождение, у других многоклеточных животных.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Напара Т. 0., Чага O.D. Исследование соотношения роста медуз и пролиферации мезоглеальных клеток у Aurella aurlta // Симпозиум по онтогенезу морских беспозвоночных. Тез.докл.-Севастополь. 1988. С.54-55.

2. Оскольский А.А., Напара Т.О., Чага O.D. Исследование мезоглеальных клеток Aurella aurlta // Фундаментальные исследования губок и кишечнополостных. Тез.докл. Л.: 1989. С.95-96.

3. Напара Т.О., Чага O.D. Пролиферативная активность и рост популяции клеток мезоглеи у сцифомедузы Aurella aurlta. 1. Мезоглеальные клетки молодых и зрелых медуз // Цитология. 1992. Т. 34, N 6. С. 59-66.

4. Напара Т.О., Чага O.D. Пролиферативная активность и рост популяции клеток мезоглеи у сцифомедузы Aurella aurlta. II. Мезоглеальные клетки стробил и эфир // Цитология. .1992. Т.34, N 8. С. 33-37.

5. Chaga 0.Yu.. Napara Т.О. Study of life cycle of common Jellyfish Aurella aurlta In the White Sea: its peculiarities in comparison with populations of other regions and parameters of medusae growth In summer seasons (1985-1990) // Symp. "The Challenge of Marine Biology In a Changing World" Abstr. Vol. 1992. P.30-31.

6. Чага O.B.... Напара Т.О. Особенности жизненного цикла сцифомедузы Aurella aurlta в различных частях ареала // Материалы YI совещания "Вид и его продуктивность в ареале" С.-Пб.: 1993. G.226-227.

7. Напара Т.О., Чага O.D. Мезоглеальные клетки Aurella aurlta (Cnldarla, Scyphozoa). I. Морфология клеток и матрикса мезоглеи //Цитология. 1994. Т.36. К 7. С.623-630. ,

Подписано к печати 29.06.95 Заказ 268 Тирах 100 Объем I п.д. ПМЛ СПГУ

199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова,б.