Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Исследование локализации и особенностей строения кроветворной ткани у осетровых рыб

ВАК РФ 03.00.11, Эмбриология, гистология и цитология

Автореферат диссертации по теме "Исследование локализации и особенностей строения кроветворной ткани у осетровых рыб"

Московский Государственный Университет

1 1\ ДЕК Е?»

им. М.В. Ломоносова БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

Говядинова Анастасия Алексеевна

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОКАЛИЗАЦИИ И ОСОБЕННОСТЕЙ СТРОЕНИЯ КРОВЕТВОРНОЙ ТКАНИ У ОСЕТРОВЫХ РЫБ

03.00.11 эмбриология, гистология и цитология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва-1998

Работа выполнена в лаборатории гистогенеза Института биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН и на кафедре цитологии и гистологии биологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова.

Научный руководитель академик РАН, профессор Н.Г. Хрущов

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Т.К. Дубовая

кандидат биологических наук В.В.Махотнн

Ведущая организация Институт эволюционной

морфологии и экологии животных им. А.Н. Северцова

Защита состоится " "___1998 г., в_часов на

заседании диссертационного совета Д 053.05.68 при МГУ им. М.В. Ломоносова по адресу 119899, Москва, Воробьевы горы, МГУ, Биологический факультет, ауд._

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического

факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан'

1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

Е.Н. Калистратова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Анализ механизмов регуляции кроветворения является в оящее время предметом многочисленных исследований. Общеизвестно, что факторы поэтической дифференцировки продуцируются клетками, входящими в состав крове-ного микроокружения. Однако конкретные клеточные линии, контролирующие выра-у и аккумуляцию этих факторов, с трудом поддаются прямому экспериментальному едованию. В связи с этим, поиск наиболее универсальных структур, характерных для етворных органов животных разных систематических групп, является одним из наи-е перспективных подходов для решения этой фундаментальной проблемы. Особый рес с этой точки зрения представляют низшие позвоночные (и в частности осетровые л), у которых гемопоэз протекает в различных органах, часто не выполняющих крове-ных функций у высших позвоночных (млекопитающих).

Цели настоящей работы Настоящая работа посвящена анализу кроветворной ткани у эовых рыб и является составной частью сравнительного гистологического исследова-¡акономерностей гемопоэза низших позвоночных. Выбор объекта обусловлен система-ским положением осетровых в ряду позвоночных (близость к древним предковым !ам) с одной стороны и уникальностью локализации кроветворной ткани с другой. Как [ругих низших позвоночных, у осетровых описано кроветворение в почке и селезенке, исо у осетровых описаны и нетрадиционные гемопоэтические очаги, локализованные в (евых капсулах черепа, стенке сердца и ряде других органов. Кроветворная ткань ь уникальной локализации остается практически неисследованной. Отсутствуют ха-:ристики отдельных ростков гемопоэтической дифференцировки, не описаны элемен-юрмирующие кроветворные территории данных органов, не исследован уровень кле-эй пролиферации в них. Получение таких данных необходимо для выявления наибо-бщих закономерностей организации кроветворной ткани животных, принадлежащих к иным систематическим группам, что в свою очередь позволит с общебиологических дай охарактеризовать процесс кроветворения в целом.

Задачи

1. Исследовать локализацию кроветворной ткани осетровых рыб в различных органах ранних этапах онтогенеза (до стадии массового выклева - 36- стадия развитая, п] мерно 107 часов после оплодотворения при температуре развития 18°С);

2. Изучить гистологическое строение традиционных кроветворных органов (почки и лезенки), оценить уровень клеточной пролиферации в этих органах на разных эта) онтогенеза;

3. Исследовать уникальное гемопоэтическое скопление в капсуле черепа:

• проследить заселение его кроветворными элементами в онтогенезе,

• изучить его анатомическое строение и изменение в онтогенезе на серийных сре черепа в разных плоскостях,

• изучить особенности организации микроокружения и охарактеризовать клеточ! состав краниального гемопоэтического органа на светооптическом и электрон микроскопическом уровне,

• оценить способность гемопоэтических клеток краниального органа к пролифера) (включению 3Н-тимидина) на разных этапах онтогенеза.

4. Дать морфологическую характеристику лимфоидной системы осетровых и авторам графически охарактеризовать локализацию пролиферирующих элементов лимфовд го ряда у животных разного возраста;

5. Исследовать гемопоэтический очаг, локализованный в стенке сердца на разных эта онтогенеза, авторадиографически оценить уровень пролиферации клеток. Научная новизна работы Настоящая работа содержит ряд уникальных данных

особенностях кроветворения осетровых рыб. Впервые органы кроветворения осетро: рыб изучены на серийных срезах мелких животных, что дало возможность изучить карт кроветворения осетровых рыб в целом. Впервые изучена локализация кроветворения о ровых рыб на разных стадиях онтогенеза, начиная от эмбрионов 28-й стадии развигш трехлетних животных включительно. Впервые сделан электронномикроскопический лиз кроветворной ткани краниального гемопоэтического органа осетровых и провел авторадиографическое исследование всех органов, известных из литературных источш

кроветворные, что дало возможность уточнить их роль в процессе гемопоэза. Впервые растеризованы органы лнмфоидной системы осетровых разных возрастных групп.

Научно-практическое значение Данные настоящего исследования дополняют и чняют существующие представления о локализации и особенностях кроветворения у тровых рыб, внося тем самым существенный вклад в общие сведения о биологии этой ппы. Кроме того, результаты работы дополняют существующие представления об эво-ции кроветворения и могут быть использованы при разработке проблем современной атологии, при анализе структур и факторов, необходимых для поддержания кроветао-ля. Полученные в настоящей работе сведения, такие, как детальное описание локализа-[ и структурной организации кроветворных органов, могут быть включены в учебные сы зоологии, ихтиологии и сравнительной гистологии. Приведенный в настоящей рабо-)бзор литературы является наиболее полным на настоящий момент перечнем сведений юветворешш рыб, опубликованных в работах отечественных и зарубежных авторов.

Апробация работы Основные результаты работы изложены на Конференции моло-ix ученых «Биохимические, цитологические и физиологические механизмы развития» 1осква, 1997), на Всероссийском симпозиуме «Возрастная и экологическая физиология i6» (Борок, 1998) и на заседании Коллоквиума отдела цитологии и гистологии Институ-биологии развития им. Н.К. Кольцова (Москва, 1998).

Публикации По теме диссертации опубликовано 3 работы

Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, обзора литературы, сания материала и методов исследования, изложения собственных результатов и их уэвдения, выводов, списка использованной литературы. Работа изложена на страницах гга и иллюстрирована рисунками, микрофотографиями, таблицами и гистограммами.

Материалы и методы исследования

Осетр русский Acipenser guldenstadti 2 года

Осетр сибирский Acipenser baeri 1месяц-Згода

Бестер (гибрид Huso huso х Acipenser ruthenus) 1-го года.

Севрюга Acipenser síellatus 26 стадия; половозрелая особь

Головы и/или отдельные органы (селезенка, почка, фрагменты кишечника, кр>. творная ткань черепа, сердце) крупных животных фиксирвались в смеси Карнуа и забыли обработаны по стандартной гистологической методике до заливки в парафин. 1 рийные срезы (3-7 мкм) окрашивались гематоксилином, гематоксилином-эозином, аз эозином, азаном по Генденгейну. Мелкие животные фиксировались целиком и подве{ лись аналогичной обработке. Были сделаны серийные срезы в дорзо-вентральной плос ста вдоль и поперек оси тела, а также в латеральной плоскости. Срезы затем окрашивал гематоксилином, гематоксилином-эозином, азур-эозином, по Гимза, азаном по Гендеш ну, альциановым синим с докрашиванием нейтральным красным. Для оценки пролиф< тивной активности клеток гемопоэтической ткани осетровых использовался метод автс диографии (радиоактивный маркер - предшественник синтеза ДНК 3Н тимидин, удега активность 1800 ТБк/моль). Изотопы вводили внутримышечно в дозе 10 МкКи 3Н - ти дина на 1 г веса животного за 3 часа до фиксации. Фиксированные срезы покрывали я кой фотоэмульсией типа "М" (НИИХИМФОТОПРОЕКТ), экспонировали при 4'С. Ср экспозиции подбирали экспериментально. Фотообработка проводилась в соответств! рецептами, приведенными в монографии Н.Г.Хрущова (1969). На окрашенных гемато: лином препаратах подсчитывали индекс мечения на 1000 клеток.

Авторы выражают благодарность сотруднику ИБР Сатдыковой Г.П. за подготовку териала и проведение электронно-микроскопического анализа.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 1. Локализация кроветворения у осетровых рыб до стадии массового выклева За 2 суток до выклева в желточном мешке осетровых наблюдаются многочисле! кровяные островки, что соответствует общепринятым представлениям об эмбрионаш кроветворении позвоночных вообще (Заварзин, Румянцев, 1946) и осетровых рыб в 1 ности (ОеШай" еС а1., 1993). На периферии желточного мешка наблюдается образов сосудов. Кровяные клетки развиваются из мезенхимы в вешральной части желточ мешка, образуя островки, или мигрируют в области закладки выделительной систе> сердца. Вокруг скоплений кровяных клеток образуется эндотелиальная выстилка, впо( ствии эти кровяные островки, окруженные эндотелием, объединяются в сосудистую

точного мешка. Кровяные клетки имеют сферическую форму и содержат гранулы тка.

В ходе дальнейшего развития наблюдалось перемещение кроветворения в специали-эванные кроветворные органы. К наступлению стадии массового выклева кроветвор-клетки обнаружены нами в почках, тимусе, печени, закладке сердца. Зачаток выделительной системы закладывается на 21 стадии развития. Выделитель-протоки по мере их формирования (от головы к хвосту) становятся мишенью мигра-юных кровяных клеток. Таким образом, почка, как один га наиболее рано формирую-ся органов, становится первой территорией в развивающемся организме, где создают-одходящие для кроветворения условия. Начало появления гемальных элементов в поч-зрегистрировано нами на 35-й стадии развития предличинки осетровых, что совпадает ремени с массовым выклевом.

Печень как слепой вырост кишечника закладывается на 26-й стадии развития. К могу выклева в печени предличинок осетров были зарегистрированы многочисленные ^дифференцированные клетки крови, имеющие характерную для этой стадии развития {юлоппо и не отличающиеся от клеток, обнаруженных в других органах. Закладка сердца происходит начиная с 26-й стадии развития (БеШай" й а1., 1993). Ко 1ени стадии массового выклева в сердце уже можно различить предсердие и желудо-В эпикарде на вентральной стороне желудочка наблюдаются многочисленные бласт-клепси.

Закладка тимуса также происходит рано: к моменту выклева тимус представляет со-тлотное клеточное скопление над I и II жаберными дугами.

Таким образом, кроветворение у предличинок осетровых к моменту выклева перемеся из желточного мешка в органы, которые к этому времени в значительной степени мированы. Очевидно, мишенью миграции клеток-предшественников крови являются ш, строение которых отвечает необходимым для поддержания кроветворения услови-: том числе обладающим необходимым кроветворным микроокружением и развитым шстым руслом.

2. Кроветорение у осетровых рыб от стадии массового выклева до 3-х лет.

Кроветворение в почке. Почка осетровых заселяется кроветворными элементами ; к моменту выклева. У животных 1-2-х месячного возраста почка является очагом оч интенсивного гемопоэза. Уже в этом возрасте пронефрос выполняет преимуществе! гемопоэтическую функцию. В состав гемопоэтической ткани входят клетки всех ли! клеточной дифференцировки, находящиеся на разных стадиях созревания, большинс же клеток относится к нераспознаваемым бластным формам.

Мезонефрос заметно отличается от пронефроса по своему морфологическому ст} нию: большая его часть представлена нефрогенной тканью, в которой находятся гемс этические островки. Наблюдается очаговый характер пролиферации клеток: индекс М( ния в некоторых участках высок, в то время как в других участках клетки вообще не вк чают метку. По клеточному составу мезонефрос не отличается от пронефроса: гемопо ческие островки состоят из клеток всех линий дифференцировки.

У осетров, достигших 0.5-1 года картина гемопоэза в почке значительных измене не претерпевает. На отпечатках обоих отделов почки (пронефроса и мезонефроса) выя ны клетки эритроидного, гранулоцитарного и лимфоидного ростков кроветворения, а же моноциты, макрофаги и клетки, относящиеся к категории морфологически нераспс ваемых бластных форм.

Пронефрос более взрослых животных (2-3 лет) становится полностью гемопоэтич ским органом, в то время как мезонефрос продолжает сочетать кроветворную функци с экскреторной. Строма представлена отросчатыми ретикулярными клетками, макроф гами с признаками фагоцитоза, пигментными клетками. В пронефросе 2-х летнего осе ра наблюдаются атрофирующиеся почечные канальцы. Кроме гемопоэтической ткани состав пронефроса входят участки интерреналовой ткани. Гемопоэз в обоих отдел почки остается весьма интенсивным.

Интересно взаимное расположение в мезонефросе кроветворной и экскреторной ней относительно друг друга и связь мезонефроса с прилежащими к нему органами. Г зана зональность распределения экскреторной и кроветворной ткани. Гемопоэтич! ткань располагается преимущественно в периферических зонах почки, вплотную при к соединительнотканной оболочке, которая переходит в дорсальной части мезонефр

ххрящницу базовентральных хрящей позвонков, в вентральной - в брыжейку, отделяю-ю почку от полости тела. Наиболее плотная упаковка кроветворных клеток наблюдается .орсальной зоне мезонефроса, там же зарегистрирована и наиболее интенсивная их про-[>ерация (включение 3Н-тнмидина). В центральной части мезонефроса расположены собира-[ьные трубочки, гемопоэтические островки в этой области практически отсутствуют, оме этого, нами отмечено, что кроветворная ткань локализована преимущественно в юсредственной близости к почечным клубочкам, проксимальным и дистальным отде-< нефронов, что интересно в филогенетическом аспекте. Как известно, в ходе эволюции ¡воночных почки утрачивают кроветворную функцию, однако остаются органом, ответ-;енным за регуляцию эритропоэза посредством продукции эритропоэтина, секреция ко-юго, как показано для млекопитающих, осуществляется клетками юкст-гломерулярного лплекса (Stewns, Lowe, 1997). Работы последних лет (Wickramasinghe et al., 1994) показывают, ) регуляция эритропоэза посредством эритропоэтина свойственна и низшим позвоноч-м - рыбам.

Таким образом, из полученных нами данных следует, что почка осетровых (про- и ме-¡ефрос) является универсальным органом кроветворения на всем протяжении жизни вотного (таблица 2).

Кроветворение в селезенке Селезенка осетровых представляет собой компактный шетворный орган, покрытый соединительнотканной капсулой и лежащий в петле ки-чника. Формирование ее происходит, очевидно, к 5-му месяцу развития, у эмбрионов и тьков 1-2-х месяцев селезенка отсутствует. У пятимесячных мальков уже удается разли-ъ разделение селезенки на белую и красную пульпы. В этом возрасте селезенка имеет эму узкой ленты, состоящей из участков красной и белой пульпы, окруженных единой динительнотканной капсулой. Заметно преобладание красной пульпы, состоящей из лых эритроцитов, гранулоцитов, макрофагов и жировых клеток, расположенных между сами клеток стромы. Белая пульпа образована лимфоцитами разных размеров, зрелыми нулоцитами и изредка макрофагами и жировыми клетками. Кроме того, в ткани селе-ки наблюдаются соединительнотканные трабекулы, в состав которых входят гладко-щечные клетки.

Белая пульпа молодых рыб (0.5 года) расположена в субкапсулярной зоне, образ муфты и фолликулоподобные структуры вокруг артерий. В ее состав входят лимфоци разных размеров, гранулоциты и ретикулярные клетки стромы.

Таблица 1. Сравнение индекса меченая клеток красной и белой пульпы полугодовалых осетров и трехлетних осетров.

Белая пульпа Красная пульпа

0.5 летние осетры 6.7% 1.8%

3-х летние осетры 13.4% 5%

Красная пульпа животных этого возраста занимает больший объем, чем белая. Сое ит она в основном из зрелых эритроцитов, юные клеточные формы встречаются достат* но редко. Индекс мечения клеток в красной пульпе полугодовалых осетров состав л. 1.8% (таблица 1).

С возрастом соотношение красной и белой пульпы в селезенке осетровых меняется 2-х и 3-х летних осетров преобладает белая пульпа, которая образует муфты и фоллику подобные скопления вдоль крупных сосудов. Белая пульпа осетровых этого возраста стоит из лимфоцитов разных размеров, в том числе и юных бластных клеток, включаюи 3Н-тимидин (таблица 1). Таким образом происходит формирование белой пульпы в он генезе, что отражает становление лимфоидной системы.

Красная пульпа образована тяжами стромальными клеток, между которыми распс гаются клетки крови, в основном зрелые эритроциты. В ткани красной пульпы обнару ны также гранулоциты, изредка встречаются моноциты и макрофаги. Юных форм нем го; индекс мечения достигает лишь 5%, свидетельствуя о невысокой интенсивности I точной пролиферации в красной пульпе селезенки осетровых этого возраста.

На отпечатках селезенки (по сравнению с отпечатками краниального гемопоэтичес го очага и обоих отделов почки) наблюдается преобладание зрелых форм клеток эрит идного и гранулоцитарного рядов, в то время как в лимфоидном ряду в селезенке зн: тельно преобладают юные формы клеток.

Таким образом, с учетом результатов работ других авторов (Fange, 1986), можно за-очить, что наиболее характерной особенностью строения селезенки осетровых является разделение на белую и красную пульпы. Основная функция белой пульпы селезенки яровых рыб - лимфопоэз (в пользу этого заключения свидетельствует строение белой 1ьпы и наличие в ее ткани лимфоцитов на разных стадиях созревания, многие из кото-х способны к включению 3Н-тимидина). Функция красной пульпы селезенки осетровых епонирование крови (о чем свидетельствует наличие в красной пульпе большого коли-:тва зрелых эритроцитов и практически полное отсутствие юных форм клеток эритроид-"О ряда) и утилизация ее форменных элементов (таблица 2).

Кроветворение в краниальном гемопоэтическом органе. Гемопоэтический очаг в гости черепа молодых животных (от стадии перехода на самостоятельное питание до 2-х :яцев) был исследован нами на серийных срезах всего тела животного в латеральной и 130-вентралыюй плоскостях, а также на серийных поперечных срезах, что позволило онструировать его строение и форму, а также выявить особенности его иморасположения с другими органами (головным и спинным мозгом, элементами епной коробки).

Заселение полости черепа осетра кроветворными элементами начинается на исходе вого месяца жизни животного. В это время в полостях, вокруг продолговатого мозга вляются первые бластные клетки. В состав островков гемопозтической ткани входят имущественно нераспознаваемые бластные формы. К полутора месяцам островки объ-няются над мозгом, образуя единый орган, седлообразно охватывающий мозг с боков, ако не образующий вокруг него замкнутой муфты. Полость, в которой располагается опоэтический орган, ограничена снаружи надхрящницей, от мозга гемопоэтическая :1ь отделена мозговыми оболочками. Кроветворные клетки расположены рыхло, видны осчатые ретикулярные клетки стромы. Индекс мечения гемопоэтических клеток краниально-роветворного органа 48-сугочного сибирского осетра составляет в среднем 28.3%.

Общий план строения краниального гемопоэтического органа осетровых

а - гемопоэтическая ткань,

Ь — мозжечок,

с — продолговатый мозг

Вид сбоку

Вид сверху

К началу третьего месяца жизни гемопоэтический очаг становится более массивш состоит из плотно упакованных клеток. Выявляются клетки эритроидного, лимфоидног гранулоцитарного ростков кроветворения. Эргароидный росток представлен проэритр ластами, базофильными эршробластами, полихроматофильными, оксифильными и зpeJ ми эритроцитами, то есть клетками, находящимися на всех стадиях созревания, при эт количество проэритробластов достигает 25,7% от общего количества всех клеток диф| рона. Этот факт говорит о чрезвычайно активном картине эршропоэзе в этом органе. Г нулоцитарный ряд также представлен клетками всех стадий зрелости, а именно миелоб стами, метамиелобластами и зрелыми гранулоцитами, при этом результаты подсчета к точной формулы для гранулоцитарного ростка пронефроса и краниального очага прак чески совпадают. Авторадиографический анализ подтверждает выводы о высокой про феративной активности гемопоэтической ткани в краниальном очаге: индекс мечения л тигает в среднем значения 47.9%.

Гемопоэтический очаг из краниальной полости бестера одного года был исследо на серийных срезах головы в латеральной плоскости. Показано, что его морфология отличается от вышеописанной: кроветворная ткань оформлена в виде единого органа, р

и

ложенного над задней частью продолговатого мозга и охватывающего его с боков. На-ду с гемопоэтическнми элементами наблюдаются элементы микроокружения. Ретику-рные клетки стромы имеют уплощенную веретеновидную или звездчатую форму и обра-ют сеть, в петлях которой располагаются кроветворные элементы.

Гемопоэтический орган проштан многочисленными сосудами, эндотелий стенок ко-рого составляет необходимый компонент 1фоветворного микроокружения. Отмечены оке макрофаги, очень гетерогенные по своей морфологии, и жировые клетки. Обращает себя внимание значительное количество пигментных клеток, обладающих характерной рмой и цветом и довольно крупными размерами, их отростки широко простираются в гикулярной сети стромы. Расположение пигментных клеток в пространстве закономер-: в наибольшем количестве они встречаются на периферии органа (на границе ткани шиального гемопоэтического очага и мозговых оболочек и на границе надхрящницы), а еже вплотную прилегают к стенкам сосудов. Кроме этого, в ткани краниального гемопо-гческого органа осетра нами были обнаружены крупные нервные клетки, образующие грамуралные ганглии. Все перечисленные элементы микроокружения, наряду с ретику-)ными клетками характерной формы образуют сеть, в ячеях которой располагаются кро-ворные клетки. В целом строение гемопоэтического очага из краниальной полости бес-ia (как и других осетровых - русского и сибирского осетров) сходно со строением кост-о мозга млекопитающих (Weiss, 1984).

По клеточному составу кроветворный очаг из краниальной полости бестера одного ;а не отличается от описанного для осетров меньшего возраста.

Гемопоэтические органы из краниальной полости русского и сибирского осетров 2-х -х лет были изолированы и исследованы на срезах и отпечатках, а также методом элек-нной микроскопии. Как и в предыдущих случаях, в состав гемопоэгической ткани кра-дьных органов входят клетки эритрондной, гршгулоцитарпой и лимфондной линий эференцировки всех стадий созревания, а также малодифференцированные морфологи-ки нераспознаваемые бластные клетки, среди которых встречаются фигуры митозов.

Как следует из литературных источников, данный орган обнаружен и у более взрос: рыб (Fange, 1986). У половозрелой севрюги нами отмечено появление в краниальном ге крупных скоплений жировой ткани. Аналогичное явление известно для костного

мозга млекопитающих (Weiss, 1984), у которых с возрастом увеличивается доля так на ваемого «желтого костного мозга», что, однако, не свидетельствует о затухании гемопоэ Изучение клеточного состава краниального гемопоэтического очага на электр номикроскопическом уровне. Подробный электронномикроскопический анализ кпе разных типов не входил в задачи нашего исследования, однако с помощью этого мет удалое^ уточнить клеточный состав гемопоэтической ткани в краниальном гемопоэти ском очаге. На электронномикроскопическом уровне нами описаны клетки эритроидн гранулоцитарной и лимфоидной линий дифференцировки, а также клетки стромы.

Эритроидный дифферон представлен проэритробластами, базофилышми эритроб стами, полихроматофильными эритробластами, окснфильными эритроцитами, рсгикл цитами а также зрелыми эритроцитами.

Гранулоцитарный росток также представлен клетками нейтрофилыюй и эозис фильной линий различных стадий зрелости, которые можно различить по строению и ложению ядра, количеству, форме и размерам гранул и электронной плотности их содержимог Лимфоидный росток представлен большими и малыми лимфоцитами, а также п матическими клетками.

Ретикулярные клетки стромы обладают различной формой; от угловатой с мн< численными отростками до практически округлой. Ядро крупное, чаще округлое овальное, иногда почкообразное. Между ретикулярными клетками и гемопоэтическ элементами выявляются контакты.

Таким образом, результаты электронномикроскопического анализа гемопоэтичес ткани из краниальной полости осетровых подтверждают наличие в ней клеток всех ли кроветворной дифференцировки на разных стадиях созревания, что свидетельствует универсальности гемопоэза в этом органе, а высокий индекс мечения (36%) говорит о соком уровне клеточной пролиферации.

На протяжение всего рассмотренного нами периода жизни осетровых гемопоэт ский очаг в полости черепа осетровых функционирует как полноценный универсаль кроветворный орган (таблица 2), по строению и функциям подобный костному мозгу j ших позвоночных. Аналогичные кроветворные органы описаны у представителей др; древней группы рыб - костных ганоидов (Holost^i). Интересно сопоставление литера

íbix гемопоэтических органах разных групп рыб с данными, полученными в результате гоящей работы.

Сравнение строения и локализации и происхождения краниального гемопоэтиче-•о очага осетровых и других групп рыб Полученные в настоящей работе данные о )ении и расположении краниального гемопоэтического органа осетровых позволяют iaib вывод о его морфологическом и функциональном сходстве с темопоэтическим шом, описанным у костных ганоидов Amia calva и Lepisosteus osseus (Van der Horst, 5; Scharrer, 1944). Краниальный гемоэтический орган этих животных является универ-.ным очагом кроветворения, о чем свидетельствует присутствие в нем как гемальных лентов всех линий кроветворной дифференцировки, находящихся на разных стадиях юсти, так и характерных элементов микроокружения, а именно ретикулярных клеток )мы, нервных, пигментных, жировых клеток, а также макрофагов и эндотелия сосудов, ературные, а также полученные в данной работе сведения позволяют сделать предпо-ение о происхождении краниального гемопоэтического очага ганоидных рыб на базе tero сосудистого сплетения - богато васкуляризованного участка соединительной тка-образующего крышу 4-го желудочка продолговатого мозга, и вместе с мозговыми обо-ками (обладающими кроветворными потенциями - Заварзин, Румянцев, 1948) создаю-1 в данной локализации условия, необходимые для поддержания кроЕетворения. Веро >, основными предпосылками, определившими возникновение гемопоэгаческого очага над 4-м удочком продолговатого мозга в черепной капсуле ганоидных рыб, по нашему мнению являются:

1. Способность скелетогенной (костной или хрящевой) ткани создавать условия, необходимые для поддержания кроветворения;

2. Наличие над 4-м желудочком продолговатого мозга развитого заднего сосудистого сплетения, обеспечивающего обильное кровоснабжение и одновременно с тем застойный ipoBoroK, также необходимый для полноценной организации кроветворения;

3. Относительно небольшие размеры головного мозга осетровых и большой объем черепной коробки;

4. Отсутствие конкуренции за пространство над продолговатым мозгом со стороны эндолимфатических мешков (как в случае амфибий - Scharrer, 1944).

Лимфопоэз в тимусе Согласно результатам наших наблюдений, тимус севр Ааретег з!е11аШ закладывается примерно в то время, когда происходит массовый вьн личинок. Ко 2-му дню после выклева тимус представляет собой плотное клеточное а ление над I и П жаберными дугами, то есть к моменту начала самостоятельного жабери дыхания (примерно 5-й день после выклева) молод ые осепры имеют хорошо оформленный тимус

Тимус 1-месячных осетров имеет вид линзы, расположенной над жаберными дужк непосредственно под жаберной крышкой. Он одет соединительнотканной капсулой, т щина которой в разных участках различна. Разделения тимуса одномесячных осетрог дольки мы не наблюдали; однако формирование телец Гассаля начинается, уже у жн ных этого возраста.

Ткань тимуса представлена лимфоцитами разных стадий созревания, расположен в сети отростков ретикулярных клеток. К сожалению, авторадиографических данных данному возрасту нет, однако результаты морфологического анализа (наличие мито дают представление об интенсивной пролиферации клеток в тимусе.

В конце второго месяца жизни осетровых начинается подразделение тимуса на да ки. Этот процесс происходит за счет врастания стромальных складок, или септ, в и тимуса. Показано, что складки стромального происхождения берут начало в толстой ] суле, отграничивающей тимус от головной мускулатуры, и подразделяют тимус на не I ностью изолированные дольки.

Становятся различимы две зоны в дольках тимуса, составляющие внешнюю - ко] вую зону, и внутреннюю - мозговой слой, или медуллу. Оформленной границы ме этими слоями нет, однако на всех срезах корковая зона окрашена интенсивнее, чем мо вая. Объясняется это более плотной упаковкой клеток в корковой зоне. Как в коркм так и в мозговом веществе строма образована отросчатыми клетками, связанными в щую сеть; по своим морфологическим признакам эти клетки идентичны с ретикулярш клетками лимфоидных органов (Заварзин, Румянцев, 1946). В мозговом веществе реп лярные клетки имеют более крупные размеры и выступают более отчетливо, чем в ко] вом веществе. Ретикулярные клетки стромы тимуса имеют эпителиальное происхожде (гара!а, 1981; 1983; Паш й а1., 1996). Основную клеточную массу паренхимы тимуса сос ляют лимфоциты, клетки других линий дифференцировки встречаются лишь единично

Авторадиографический анализ показывает чрезвычайно высокую пролиферативную шюсть клеток тимуса. Среднее значение индекса мечения достигает 57.6%. Индекс ения в корковой зоне отличается от такового в мозговой зоне: среднее значения индек-1ечения в корковой зоне составляет 63.3%, в то время как в мозговой зоне индекс мече-равен 51.9%.

Важное отличие тимуса двухмесячного осетра от такового одномесячного - наличие в говой зоне хорошо развитых структур, определенных нами как тельца Гассаля. Их ко-ество, видимое на срезах, обычно невелико. Тельца Гассаля состоят из концентрически поенных друг на друга плоских клеток с плохо окрашивающимися ядрами и эозино-сыюй цитоплазмой, видимо, эпителиальной природы. Дальнейшее развитие тимуса характеризуется прорастанием соединетельнопсанных г в его паренхиму и некоторым снижением интенсивности клеточной пролиферации ¡днее значение индекса мечения клеток мозговой зоны составляет около 3%, корковой -по 16%). Тимус полуторагодовалого бестера на срезе в латеральной плоскости выгля-как узкая структура, подразделенная на изолированные друг от друга дольки. Внутри ек видны просветы кровеносных сосудов, клетки стромы. Основную массу по-жнему составляют лимфоциты, находящиеся на разных стадиях созревания. Полученные нами результаты изучения тимуса позволяют произвести его сравнение с усом млекопитающих. Несомненно морфологическое сходство тимуса осетровых с усом высших позвоночных. Черты сходства проявляются в дольчатой структуре органа, разделении паренхимы органа на корковый и мозговой слои, наличие телец Гассаля. Наблюдаемые нами тенденции развития тимуса в онтогенезе совпадают с представле-ми об инволюции тимуса, описанными для костистых рыб (Salkind, 1912,1915; Zapata, I). Инволюция тимуса описана у различных групп рыб, допускается, что время инво-[ии связано со временем полового созревания (Haster, 1952). Наши наблюдения свиде-.ствуют в пользу того, что возрастная инволюция тимуса осетровых имеет место. Как :стно, возрастная инволюция тимуса имеет место и у млекопитающих (Заварзин, Ру-цев, 1946).

К сожалению, мы не располагаем данными, позволяющими оценить физиологиче-о роль тимуса в осуществлении иммуннологическнх реакций. Так, в частности, о стает-

ся открытым вопрос о выполнении тимусом роли центрального органа иммунитета. О^ ко наблюдаемая структура лимфоидндой системы осетровых позволяет предполож идентичность организации иммунной системы осетровых с таковой млекопитающих этом случае тимусу отводится роль центрального органа лимфоидной системы, в то вр< как органами периферической лимфоидной системы являются лимфоидные скоплен ассоциированные с кишечником и белая пульпа селезенки.

ЛимФоидная ткань, ассоииированная с кишечником. Лимфоидные скоплени стенке кишечника описаны у представителей многих групп рыб, в том числе и осетра (Рап§г 1986). Нами исследованы серийные срезы спирального клапана и других участков шечника сибирского осетра Ааретег Ьаеп разного возраста (от нескольких дней до выкг до 3-х лет и эмбрионов севрюги Ааретег &е11аШ.

Спиральный клапан кишечника закладывается примерно на 37-й стадии развития есть примерно на 1-й или 2-й день после выклева как спиральная складка слизистой с лочки кишки. У животных одного и двух месяцев уже удается наблюдать отдельные л фоциты и их скопления в виде мелких фолликулов в соединительнотканных участках с зистой оболочки кишки, вплоть до мышечного слоя. Отдельные лимфоциш встречают поверхности эпителиальной выстилки кишечника. эН-тимидин включают лишь единичные кпеп

На поперечных срезах спирального клапана кишечника сибирского осетра 2-х лет регистрированы скопления лимфоидных клеток, единично включающих 3Н-тимидин. ! скопления расположены в стенке спирального клапана, непосредственно переходяще дорсальный мезентерий. Одиночные фолликулы подстилают отдельные кишечные I синки. Расположены они, как правило, в слизистой и подслизистой оболочках кишечн и имеют малые размеры.

Таким образом, лимфоидные клетки образуют в соединительнотканной части сш стой оболочки кишечника осетровых одиночные неинкапсулированные фолликулы, к( рые не образуют больших скоплений, что не позволяет регистрировать их на анатом! ском уровне.

Полученные нами данные о лимфоидных скоплениях в стенках кишечника в це. подгветждают результаты работ других авторов и позволяют предположить, что пощ ции лимфоцитов в стенке кишечника появляются к моменту перехода животного на са

(тельное питание и пребывают в "дремлющем" состоянии до тех пор, пока не возника-[еобходимость в увеличении количества этих клеток при контакте с антигеном. Тогда вень их пролиферации, очевидно, повышается. В литературе описано увеличение коли-гва лимфоидных узелков и появление в них центров размножения при антигенной сти-яции. Так, описано большое количество лимфоидных скоплений в стенке кишки зара-ного паразитами веслоноса Polyodon spathula и отсутствие их у незараженного лопато-1 Scaphirhynchus platorhynchus (Weisel et al., 1973). Это мнение разделяют и другие >ры (Fange, 1986; Hart et al., 1988).

Кроветворение в стенке сердил. В литературе лимфоидный орган, ассоциированный тенкой сердца осетровых, называют "перикардиальным" (Fange, 1986). Морфологиче-i анализ позволяет нам утверждать, что он развивается на основе эпикарда. Начало мирования этпсардиального лимфоидного органа можно отнести ко 2-му месяцу жиз-кивотного. У мальков сибирского осетра Acipenser baeri 2-х месячного возраста вен-гьная сторона желудочка сплошь покрыта властными клетками. Индекс мечения этих гок очень высок - среднее его значешю достигает 51.8%. Большинство этих клеток от-ятся к морфологически нераспознаваемым бластным формам. Властные клетки распоются в соединительной ткани эпикарда неравномерно: в некоторых участках наблю-тся скопления бластов, в то время как другие участки остаются практически свобод-[и от них. Неравномерность распределения пролиферирующих клеток подтверждается торадиографически: индекс мечения клеток в отдельных участках достигает 60%.

Вешро-каудальная сторона сердца 2-х летнего сибирского осетра покрыта узелковой шю, подразделенной на дольки. Дольки состоят из многочисленных лимфоидных фол->шов, муфтообразно окружающих кровеносные сосуды, и отделены друг от друга пропсами соединительной ткани. Строма долек представлена клетками кроветворного роокружения с соответствующими элементами: ретикулярная строма, представленная ючатыми клетками, жировые клетки, эндотелий и отдельные макрофаги, расположен-

в тяжах соединительной ткани. Собственно лимфоидный компонент представлен фоцитами разных степеней зрелости, активно включающими 3Н-тимидин. Индекс ме-1я колеблется от 0 до 33% в разных участках, среднее его значение составляет 16.8%. нт отметить, что большая часть включающих 3Н-тимидин клеток расположена вблизи

сосудов. В целом строение эпикардиального органа напоминает строение белой пул селезенки. Менее структурированная (без разделения на дольки) лимфоидная ткань о жает артериальный конус. Среднее значение индекса мечения клеток лимфоидной п вокруг артериального конуса составляет 6.8%. В тканях органа, как на вентральной ст не желудочка, так и вокруг артериального конуса, в соединительнотканных прослоГ встречаются также клетки других линий дифференцировки, в основном эритроидш реже гранулоцитарной, способные включать 3Н-тимидин, что свидетельствует о воз» ности ограниченного миелопоэза в эпикарде сердца.

На срезах сердца 3-х летнего сибирского осетра наблюдается значительное увел ние размера эпикардиального органа относительно размеров желудочка за счет увелич количества долек. Ткань органа пронизана многочисленными сосудами. Вокруг сос муфтообразно расположены лимфоидные фолликулы, состоящие из клеток разной сте: зрелости. Строма представлена ретикулярными клетками. Клеточный состав и стро органа не отличается от описанного для 2-х - летнего животного. Основная масса ор состоит из лимфоцитов, как объединенных в фолликулы, так и одиночных, инфильт] щих соединительную ткань органа. Индекс мечения составляет в среднем 2.5%. Разм ние пролиферирующих клеток неравномерно, их концентрация выше в перифериче областях органа (в отдельных участках индекс мечения достигает 7.7%) и значите ниже во внутренних, ближних к собственно сердцу областях (инд екс мечения: в среднем 1.5%).

Вопрос о функциях эпикардиального органа остается открытым. Не вызывает сс ний его участие в лимфопоэзе. Наши данные о лимфопоэтической функции эпикарда ного органа подтверждают наблюдения других авторов (Drzewina, 1905; Fange, 1986; нова, 1995). На светоогггаческом уровне нами отмечено наличие в эпикардиальном о{ юных клеток эритроидной линии дифференцировки, что согласуется с литератур! данными о наличии эритропоэза в сердце представителя костистых рыб - кошачьего Ictalurus mêlas (Garavini, 1978). Автор отмечает, что эригропоэтическая функция се проявляется особенно в условиях дефицита эритроцитов (экспериментальной анемии).

Полученные нами данные позволяют сделать некоторые предположения о функ эпикардиального лимфоидного органа. Эпикардиальный орган достигает максимаш развития у половозрелых животных, хотя уже у 2-х и 3-х летних рыб его строение пр<

;т полноценное функционирование. Возможно, функцией эпикардиального органа ется фильтрация лимфы. Потоки крови и лимфы объединяются в области стенки серд-¡юрмируя аналог грудного лимфатического протока, характерного для млекопитаю-. В этом случае эпикардиальный орган является своеобразным лимфатическим узлом, оложенным по ходу крупных лимфатических сосудов. К сожалению, лимфоидная сис-I осетровых рыб, как и других низших позвоночных, в настоящее время практически не [едована.

Заключение

На основании анализа данных, полученных в настоящей работе, можно заклю-гь, что существует общий принцип организации кроветворных территорий: в их состав де входят обязательные компоненты: ретикулярная строма; жировые клетки; система щиализированных макрофагов, а также эндотелий сосудов, создающих особое сосуди->е русло, обеспечивающее застойный кровоток (Хрущов, 1966). Перечисленные ком-«нты свойственны кроветворным органам всех животных от кольчатых червей до екопитающих, то есть система кроветворного микроокружения возникла в эволюции : система универсальная и характеризуется значительной консервативностью. В эво-ции существует два филогенетически различных типа организации кроветворной сис-1Ы. Один из них, наиболее древний, связанный с производными целомической стенки юрмированием преимущественно клеток защитно-трофического типа, представлен у ¡воночных в виде почечно-селезёночного типа кроветворения; другой - более совер-нный - приурочен к скелетогенным структурам. Можно предположить, что описанная астоящее время гетерогенность стромы кроветворных органов млекопитающих предо-гделена филогенетически. Поиск причин, обуславливающих эту гетерогенность - зада-будущих исследований.

Таблица 2.

Локализация кроветворной ткани н клеток различных ростков кроветворения у осетровых рыб на разных этапах онтогенеза.

До и ыклева 1 месяц - 1 год 3 года

Желточный мешок Кроветворные клетки всех линий дифференцировки - -

Почка Пронефрос Все ростки Все ростки

Мезонефрос Все ростки Все ростки

Селезенка Красная пульпа Депонирование крови Депонирование крови, возможно, эритропоэз

Белая пульпа - Лимфопоэз Лимфопоэз

Краниальный орган - Все ростки Все ростки

Тимус Лимфопоэз Лимфопоэз -

Эпикардиальный орган - Лимфопоэз Лимфопоэз, возможно, эритропоэз

Лимфоидные скопления в стенке кишечника Ограниченный лимфопоэз Ограниченный лимфопоэз

Сравнение уровня пролиферации гемопоэтических клеток в кроветворнь органах осетровых на разных этапах онтогенеза.

а) в универсальных органах

(краниальном темопоэтическом органе (кто) и пронефросе) и красной пульпе селезенки

б) в лимфоидных органах

(сердце (эпикардиальном органе), тимусе {медулле и коре), белой ну: селезенки

ВЫВОДЫ

В раннем онтогенезе (до стадии массового выклева) происходит постепенное заселение гемальными элементами кроветворных органов по мере формирования в них микроокружения в следующем порядке: желточный мешок, почка, закладка сердца, печень, тимус. В ходе дальнейшего развития происходит заселение кроветворными элементами кишечника, краниальный гемопоэтический орган, селезенка, то есть у осетровых рыб, как и у всех позвоночных, наблюдается перемещение локализации кроветворения в ходе онтогенеза.

Почка является универсальным органом кроветворения осетровых на всех стадиях онтогенеза. В ткани почки (про- и мезонефроса) формируются и созревают клетки всех линий кроветворной дифференцировки. Автораднографически показан высокий уровень пролиферации кроветворных клеток. Выявлены следующие возрастные особенности кроветворения в почке: на протяжение первого года жизни животного оба отдела почки (про- и мезонефрос) сочетают кроветворную и экскреторную функции. Про-нефрос 2-х летних животных утрачивает экскреторную функцию и становится только кроветворным органом взрослого животного. Мезонефрос продолжает сочетать кроветворную и экскреторную функции на протяжении всей жизни животного. В настоящей работе определены особенности взаимного расположения кроветворной и нефроген-ной тканей в мезонефросе.

Краниальный гемопоэтический орган является универсальным органом кроветворения осетровых. Описано его анатомическое строение. Исследован клеточный состав кроветворной ткани и элементов микроокружения, результаты уточнены на элекгрон-номикровкопическом уровне. Высокий уровень клеточной пролиферации (включение 3Н-тамидина) позволяет считать этот орган основными органом гемопоэза осетровых. Краниальный гемопоэтический очаг осетровых рыб является одним из наиболее ранних эволюционных примеров тяготения кроветворной ткани к скелетогенной. Селезенка. Дано подробное описание строения селезенки осетровых разного возраста, показано четкое разделение ее на красную и белую пульпы. Показано, что в красной пульпе селезенки осетровых происходит депонирование крови и утилизация ее фор-

менных элементов. В белой пульпе осетровых локализованы лимфоидные клетки, с собные к пролиферации.

5. В состав лимфоидной системы осетровых рыб входят тимус, белая пульпа селезен эпикардиальный лимфоидный орган, скопления лимфоцитов в стенке кишечника.

• Тимус осетровых формируется ко времени массового выклева, достигает наибо. полного морфологического развитая ко 2-му месяцу жизни животного. В даль» шем тимус претерпевает инволюцию. Особенности морфологического строен наличие возрастной инволюции тимуса осетровых позволяют функционально о ждествлять его с тимусом млекопитающих и считать тимус осетровых центральн органом лимфоидной системы.

• В стенке кишечника осетровых описаны неинкапсулированные лимфоида скопления, которые появляются впервые в момент перехода животных на са стоятельное питание и наблюдаются на протяжение всего онтогенеза.

• Изучено гистологическое строение и клеточный состав лимфоидного органа, ф мирующегося на основе стенки эпикарда. Особенности его строения позволь отождествить эпикардиальный лимфоидный орган осетровых с лимфатичесю узлами периферической лимфоидной системы высших позвоночных.

6. Дана характеристика клеткам системы микроокружения универсальных гемопоэтт ских и лимфоидных органов осетровых. Постоянными компонентами микроокруже являются ретикулярные клетки стромы, макрофаги, эндотелий сосудов, жирот нервные и пигментные клетки.

7. На основе результатов настоящей работы, а также с учетом литературных данны кроветворных тканях животных разных систематических групп, показана универс. ность строения систем кроветворного микроокружения. На примере осетровых пр< монстрировано 2 пути организации кроветворных территорий на основе различных ганов: наиболее эволюционно древний путь связан с производными целомичес стенки (стенка сердца и кишечника, селезенка, почка), другой - появляется одно: мешю с возникновением внутреннего скелета и приурочен к скелетогенной (кост или хрящевой) ткани (краниальный орган хрящевых и костных ганоидных рыб, Ж1 вое тело миноги, кроветворный костный мозг млекопитающих).

Публикации по теме диссертации

Goviadinova A., Lange М. The studying of the hemopoietic tissues in the cranial cavity of sturgeon fish Acipenser guldenstadti. // VII International Symposium on Fish Physiology Dement of Biology, University of Oslo, 1996, p. 104

Говядинова A.A., Ланге M.A., Хрущов Н.Г. Исследование локализации кроветворной ни у осетровых рыб.// Тезисы докладов Всероссийского симпозиума «Возрастная и логическая физиология рыб» Борок, 1998

Говядинова А.А., Ланге М.А., Хрущов Н.Г. Исследование локализации кроветворной ян у осетровых рыб.// Известия Академии Наук (в печати)