Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Морфо-функциональная характеристика клеток лейдига и клеток сертоли горбуши ONCORHYNCHUS GORBUSCHA (W. ) в период нерестовой миграции и после нереста

ВАК РФ 03.00.11, Эмбриология, гистология и цитология

Автореферат диссертации по теме "Морфо-функциональная характеристика клеток лейдига и клеток сертоли горбуши ONCORHYNCHUS GORBUSCHA (W. ) в период нерестовой миграции и после нереста"

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ РЫБНОЙ ОД ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ХОЗЯЙСТВА

2 5 июл 1394

На правах рукописи

УДК 591.463:597.552.2

АРБУЗОВА Людмила ЛьЕОЕна

МОРГО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КЛЕТОК ЛЕЙДИГА И КЛЕТОК ' СЕРТОЛИ ГОРБУШИ ОМСОИШСНиЗ БОШиБСНА ) В ПЕРИОД НЕРЕСТОВОЙ МИГРАЦИИ И ПОСЛЕ НЕРЕСТА

Специальность 03.00.11. - эмбриология, гистология и цитология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Владивосток - 1994

\

Работа ишюлнеиа в Дальневосточном техническом институте [шйной промыяленностн и хозяйства

Нацчний руководитель: доктор биологических наук А.П.Максимович

Официалышс оппоненты: доктор биологических наук Л.Л.Дроздов, кандидат биологических наук,доцент С.М.Дзюба

Ведуцее учреждение: Институт цитологии РАН

Защита диссертации состоится "___"_______1994г.

на заседании Специализированного совета K003.65.0i. при Институте биологии иоря ДВО РАН по адресу: 030041 г. Плади-восток-41, Пальчевского 17, Институт биологии моря.

с диссертацией иохно ознакомиться в Центральной библиотеке . ДВО РАН.

Автореферат разослан ".__-________1994г.

Ячений секретарь Специализированного совета кандидат биологически}; наук

С.Н.Гнездилова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ'

Актуальность исследования.Одной из центральных проблем физиологии рыб является изучение механизма неироэндокрпннеп регуляции размножения.Интерес к этой проблеме обусловлен тем, что рыбы представляют собой очень неоднородную группу животных, представители которой характеризуются различными механизмами нереста и особенностями гамегогенеза, обусловленными разнообразием экологических условий обитания. Вместе с тем интерес к изучению механизмов регуляции размножения рыб обусловлен потребностью а получении нормальных половых продуктов при содержании рыб в искусственных условиях, а также. необходимостью установления биологических последствий антропогенного изменения среды их обитания. Хозяйственная деятельность человека создает ситуацию локального или глобального загрязнения водоемов, что приводит к гормональным сдвигам в организме животных, влияет на развитие г же г и в результате ведет к получению нежизнеспособного потомства.

В настоящее время накоплен больаой фактический материал по молекулярной биологии и иммунологии сперматогенеза у рыб. Однако цитологические основы механизма регуляции размножения изучены недостаточно паяно, и в первую очередь это касается вспомогательных клеток семенников, которые являются конечным звеном в сложной цепи нэйрогумсральной регуляции сперматогенеза.

Сведения, касавшиеся структурной организации клеток Серили и клеток. Лейдига рыб немногочисленны и часто противоречивы. В частности, остается открытым вопрос су участии клеток Сертоли костистых рыб в синтезе стероидных гормонов и механизмах гормональной регуляции сйерматсгенеза на уровне вспомогательных юга тек семенников.

В качестве объекта нашего исследования были выбраны самда тихоокеанского лссося - горбуши ОпсогЬупсИиз ^огЬиаЬа ('.V.). Тихоокеанские лососи является особой группой костистых рыб и, пег-назгму ('¡¡вши, заслуживают внимания не только в свяги с широк;'.« использованием з наргдиом хозяйстве, но и г научно-тео-

ретпческсм плане, поскольку характеризуются рядом специфических черт, делающими кх исключительным явлением не только среди позвоночных животных, но и среди представителей семейства Sal-rcnidae. В первую очередь это касается механизма рззмножения и связанных с шел уникальных физиологических процессов, приводя-щнк этих рыб к гибели после единственного в жизни акта размножения.

Изменения в тканях различных органоЕ тихоокеанских лссо-'сей а период нерестовой миграции описаны в ряде работ отечественных ;; зарубежных авторов (Максимович, Коротаев, 1969; Максимович, Костина,1S59; Максимович, 1970; 1990; Гарлов,1976,-Максимович, Петухов, 1976; Максимова и др. ,1978; Поляков, Максимович,1980; Еенсон и др. ,1981;Макс!Е.юв;!Ч, Швоонин, 1984; Поляков, 19S5; 1'cBride et al.,198ö) и свидетельствуют о дистрофии тканей печени, мъшц, кожи , штерренаковой иелезы. Вместе о тем структурна! организация клеток головых желез и ее изменения во время нерестовой миграция практически не изучены.Немногочисленные работы, посвященные этой теме, содержат лишь отрывочные . сведения, имеющие предварительный характер (Hagahama, et.sl.,1S7B;19Ü2; Schulze,1934). Поэтому предстзвляетоя интересным изучить особенности структурной организации основных вспомогательных клеток семенников:клеток Лейдига и клеток Сер-тблк горЗуши в период нерестовой миграции и в посленереотовый период.

Дельж исследования является изучение особенностей структуры и фунгсуШ клеток Лейдига и клеток Сертоли семенников горбуш! во время нерестовой миграции и в посленереотовый .период.

Задачи исследования:

1.Изучить ультрасгруктурную организацию клеток Сертоли и клеток Лейдига горбуш в течение нерестовой миграции, включая заход в реку, нерест и посленереотовый период вплоть до гибели рыб.

2.Детально исследовать морфо-функционалъные особенности щеток Сертоли и Лейдига после нереста , обсудив при атом ряд

зспросов, а именно:

а) имеют ли место в семенниках горбуш! признаки по рестовой регенерации и перехода в новый цикл?

0) существуют ли различия в характере функционировали.! вспомогательных клеток семенников у моноцикличних и пол»цикличных рыб?

З.Дать гистологическую и ^геохимическую характеристику семенников взрослых рыб в период нерестовой миграции от мсмен -та зачода в реку до посленерестовой гибели. Эта задача носит вспомогательный характер и необходима для того,чтобы достаточно точно соотнести процессы, происходящие в половой железе с изменениями удьтрастругстуры клеток Сертоли и клеток Лейдкга.

Научная иовиэна. Дано первое у тихоокеанских лососей и одно из первых у костистых рыб подробное описание ультраструктурной организации клеток Сертоли и клеток Лейдига в семенниках различной степени зрелости.

Впервые при изучении структурных особенностей интерстици-альной стероидогенной ткани семенников горбуши во время нерестовой миграции выявлены два пика функциональной активности клеток Лейдига. Первый пик функциональной активности отмечается непосредственно перед началом нереста и связан с завершением сперматогенеза, что характерно для костистых рыб в целом, как для моно- ,так и для полицишшчных видов. Второй пик функциональной активности заключается в появлении новой волны сте-роидсекретирующих клеток и наблюдается у погибающих рыб на фоне общей деструкции тканей и систем органов.

Обнаруженное наш , явление физиологической регенерации стероидогенной ткани семенников горбуши может служить одним из доказательств их вторичной моноциклии.

Результаты цитохимических и ультрзструктурных исследований клеток Сертоли показали, чтст у горбуши'эти клетки не принимают участие в синтезе стероидных гормонов.

Практическое значение работы. Полученные нами гистологические и ультрасгруктурни? характеристики клеток вспомогательной ткани семенников горбуши позволяют лучше понять особенного ти физиологии органов размножения, а также механизмы гормо-наяькей регуляции гаметогенеза у тихоокеанских лососей, являю-

тдася ценными объектами промысла и искусственного воспроизводства . Результаты наших исследований тесно связаны с проб-. л-.;ма\ш рыбоводства и позволяют решать вопросы управления процессом созревания и воспроизводства хозяйственно ценных рыб, выявлять причины многих патологических процессов, . возникающих под воздействием антоопогенных факторов и в связи с содержанием кивотных в условиях аквакультуры.

Данные, полученные в работе , могут быть включены в курс лекции по сравнительной гистологии, физиологии рыб, ихтиологии и непосредственно в практику искусственного разведения лососевых .

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Всесоюзном совещании по репродуктивной физиологии - рыб (Минск,lü91), на VIII Всесоюзной конференции по репродуктивной Физиологии риб (Петрозаводск, 1992), на Конференции молодых ученых (Владивосток ЛИНРО, 1992), а.также на научных семинарач отдела цитологии ИБМ.

Структура и Объем диссертации. Работа состоит из введения, 4 глэв и списка литературы, вкшочащего 58 отечественных и .88 иностранных источника. Диссертация изложена на 128 страницах из них 100 страниц машинописного текста, 2 таблицы, 23 рисунка '(световые и электронно-микроскопические фотографии, схемы).

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование выполнено на самцах горбуши Oncorhynchus gorbuscha (Waib.). Сбор материала производили в 1988-1990 гг. в реке Вачура (Южный Сахалин).- В работе использовали взрослых половозрелых особей средним размером 46 см. Для предварительного определения г ист оморфс ло г кческог о состояния семенников у взрослых самцов использовали.шкалу зрелости гонад Сакун и Будкой (1968) и определяли гонадосоматический индекс (ГСИ) по формуле: -

масса гонады

ГСИ=---------------- х 100%

общая масса рыбы

Световая микроскопия. Все процедуры проводили по стандартным методикам (Ромейс,19БЗ; Роскин,Левинсон,1957; Пирс,1962; Лилли,1969). Для гистологических исследовании материал фиксировали в жидкости Буэна, 10%-ном формалине и спирт-уксусной смеси (3:1). Парафиновые срезы (3-5 мкм) окрашивали гематоксилином Караччи, Майера, раствором Маллори и ме-тиленоЕЫм синим. Полутонкие срезы (0,5-1 мкм) материала, зали-- того в эпон-аралдит окрашивали lZ-ным раствором метиленового синего на буре . Для цитохимических исследований использовали прочный зеленый при рН2,2, реакцию Фельгена, галлоциании по Эйнерсону. метод Веста при выявлении полисахаридов с контролем амилазой на гликоген, альциановый синий по Стименту и по Моу-ри.

Выявление стеринов проводили по методу Льюиса и Лоббана. Для выявления нейтральных липидов применяли реакцию с использованием четырехокиси осмия.

Электронная микроскопия. Для электронной микроскопии све-жепрепарированные кусочки ткани фиксировали в ном пара-форм-глутаре на 0,1М кокадилатнсм буфере (рН 7,4) при 4° С в течение суток, после промывки в фосфатном буфере (рН 7,3) при 4° С в течение 12 ч кусочки дофиксировали в IX-ном растворе 0s0.i в течение 12 ч при 4° С. После окраски 27.-иш уранилаце-татом в 70° спирте и проведения через серию спиртов возрастающей концентрации и абсолютный ацетон материал заключали в эпон-аралдит. Ультрагонкие срезы готовили на ультратоме LKB-микротомШ. Срезы контрастировали цитратом свинца по Рей-нольдсу (Reynolds,1969), просматривали и фотографировав в электронном микроскопе JEM-100В. \

Морфометрические методы. С целью получения количественных характеристик изучаемых клеток были применены стереологические методы (Weibel,1969). Для этого производили съемку отобранных случайным образом 10-15 клеток Лейдига и Сертоли в семенниках различной стадии зрелости. На фотографиях при конечном увеличении в х 10С00-15000 определяли следующие параметры: площадь клетки,площадь ядра, диаметр митохондрий, общую площадь митохондрий в клетке, относительную площадь поверхности мембран

ГЭР. Всего для данной работы было сделано более 1300 негативов. Если органелла имела продолговатую форму, то площадь ее сечения подсчитывали по формуле:

(а+ Ь)2 3= л-------------

2

где а - короткая, Ь - длинная полуоси.

Для сферических органелл площадь рассчитывали по формуле:

3 =7ГГ2

где г - радиус органеялы.

Для определения площади меток и ядер или диаметра митохондрий, которые »(мели неправильную форму, негативы проецировали на миллиметровую бумагу при помощи аппарата "Микрофот". После расчета увеличения на микрофоте или увеличения при печати по формуле:

1* X п

N =......— ,

1x3

где N - увеличение на микрофоте или в увеличителе, п - увеличение на негативе ,

1 - расстояние между какими-либо двумя точками на негативе (мм) ,

1*- Расстояние между этими же точками а снимке или на экране микрофота (мм), подсчитывали абсолютные значения размеров всех органелл и клеток.

Подсчет гагацади поверхности мембран ГЭР производили с по-, мощью систем тестовых линий (Стефанов,1974) при конечном увеличении в х 20000 (увеличивали негативы при помощи аппарата "Микрофот*') по формуле: '

21

5 ------- ,

Ь

где Ь - общая длина тестовых линий, проходящих по цитоплазме 1 - число пересечений тестовых линий с канальцами ГЭР. Таким образом, для клеток Лейдига горбуши определяли еле-

дующие параметры: площадь сечения клетки и ядра, ядерно-цитол-лазматическое соотношение, средний диаметр митохондрий и их количество на одном срезе, плоидць поверхности мембран ГЭР. В клетках Сертоли определяли площадь ядра, средний диаметр митохондрий и их количество в клетке, количество мелких (до 1000нм в диаметре) и крупных (свыше ЮООнм в диаметре) липидных капель в цитоплазме , обиую площадь жировых капель в клетке, а таске количество диктиоссм.

Полученные значения площади поверхности мембран ГЭР являются относительными. Все данные обрабатывались статистически, при этом для каздого*ряда наблюдений делали вычисления среднего арифметического, дисперсии, коэффициента вариации и стандартной опибки для среднего значения (Лакин,1990).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Гистологическая организация семенников горбуши во время нерестовой миграции ранее описывалась в работах С.И.Ивановой (1965) . Особенностью нашей работы яглясгся то, что впервые выделен поздний посленерестовый этап, который характеризует состояние' семенников предгибельных рыб. На этом этапе в соединительной ткани семенников горбуши появляются признаки функциональной регенерации стероидогенной ткани на фоне деструктивных изменений клеток сперматогенного эпителия и отсутствия резервных сперматогониальньи клеток.Цитохимическими методами в соединительной ткачи семенников погибающих рыб выявлена положительная реакция на стерины.

1.Морфо-фунгсциональная характеристика клеток Лейдига на разных этапах нерестовой миграции

На протяжении всего периода нерестовой миграции в соединительной ткани семенника горбуши отмечается присутствие клеток Лейдига, имеюшдх черты стероидогенньк клеток. Особенностью морфологии глоток Лейдига горбуши является отсутствие в цитоплазме липидных капель и относительно'слабое развитие гладкого

•=ндоплагмаг::ческого регикулума (ГЭР), что делает их сходными с ?л?тк=ш Лейдг.га нигшх позвоночных, например амфибий (Aoki et ai.,19S9) , саламандры (Benito et al.,1990) и некоторых костистых рыб (Ызкашга et al. ,1935; 1989b; Vuren,5oley,l990) и отличает от млекопитающих (Горднекко,1978; Kerr et al. , 198-5). На протяжении нерестовой миграции клетки Лейдига. гсрбуши подвергаются значительным морфологическим изменениям, отражающим и:-: функциональное состояние.

Начало нерестовой миграции (1-й этап). Клетки Лейдигз сб-разуят группы из 3-4 клеток, которые располагаются в расширенная участках соединительной ткани между семенными ампулами. Размера клеток относительно небольшие (та5л.1). Ядро (я) в ферме неправильного овала с изрезанным контуром занимает цент-ральнук часть клетки (рис.1а,табл.1). Хроматин достаточно равномерно распределен по объему ядра, образуя небольшие агрегаты вдоль внутренней мембраны. Цитоплазма клеток светлая и содержит многочисленные профили цистерн и каналов ГЭР и диктиосом аппарата Родьдаш (аГ).ЛиэосомоподаСные тельца (л) встречаются крайне редко. Количество митохондрий (ых) 'в клетках незелию. Митохондрии имеют полигональную или овальною форму. В матриксе видны немногочисленные трубчато-везикулярные- кристы, количество последних на срезах митохондрий не превышает двадцати.

Перед нерестом (2-й этап). Одиночках? клетки Лейдига встречаются з узкой зоне соединительной ткани между соседними семенными ампулами .Клетки приобретают удлиненную форму (рис.16). Цитоплазма имеет низкую электронную плотность и богата свободными рибосомами (р). Отмечается значительное увеличение • количества канальцев и везикул ГЭР, которые заполняют основной объем клетки, оставляя место для многочисленных митохондрий и диктиосом аГ (тзбл.1). Элементы шероховатого эндоя-лазматкческого ретикулума iiiI3P) и лизосомоподобные тельца по-прежнему немногочисленны. Многочисленные митохондрии (до 35 шт. на срезе.табл.1)имевт овальную или округлую форму, В электронно-плотном матриксе митохондрий видны трубчато-вез: сулярные кристы, число которых в одной митохондрии в среднем равно SO.Заметно увеличивается количество диктиосом аГ, которые

шэр ьзр \ /¿«Х шэр \ '»-О. > ^ / АЛ» ^ • '¿¡у'о- Л гэр шд^____ гэр ж^мщу к/в -V-°-У Хф.М^Щу в

шзр шэр лч __ч гэр ^ЛгАг^ТА \ У^фщ^ч ЛХ мх д

гэр.&:) г е

Рис. I . Схема строения клзток Лейдига горбуши: а - качало нарзстовой миграции, б - перед нэрестси, а - нзрест, г - ранний послашрастовый этап, д - клетка с признаками физиологической регзнерацин (поздний послашростовый этап), е - клетка с признакам!! дистрофии (поздний послэнэрестозый этап). Обозначения в тексте.

12 -*

пргдтгаслсны пакетом расширенных цистерн и многочисленными мелкими пузырьками. Цистерны и вакуоли аГ часто содержат зернистый мзтеризл умеренной электронной плотности.

С началом нереста (3-й этап) морфология клеток Лейдиг« вновь значительно изменяется (рисЛв). Клетки округляются и уменьшаются в размерах (табл.1). Цитоплазма умеоенкой плотности содержит многочисленные свободные рибосомы, по сравнению с предыдущим этапом заметно уменьшается количество элементов ГЗР '(табл.1). Стопки уклоненных цистерн аГ располагаются на периферии клетки. Лиооссмоподобшо тельца обнаруживаются как в области ядра, гак и на периферии клетки. Количество митохондрий в клетках заметно снижается по сравнению с предыдущим этапом (8 - 1" шт. на срезе, табл.1). Митохондрии имеют округлую форму, количество. трубчато-везикулярных крист по-прелшему велико (до 35 шина срезе). Матрико митохондрий электронноплотный. Ядра клеток Лейдига во время нереста имеют округлую или овальную .форму. Хроматиновые гранулы относительно равномерно распределены по объему ядра. Ядрьшко обычно одно.

Сразу после нереста (4-й этап)■ ч Заметно изменяется форма ядра клеток Лейдига, они приобретают дольчатую или лопастную форму (рис.1г), при этом размеры ядра уменьшаются (табл.1).Цитоплазма богата элементами ГЭР, который представлен мелкими везикулами, иногда образующими цепочки. ШЭР развит слабо. Аппарат Гольдки представлен одиночными диктиосомами, состоящими из пакета уплощенных цистерн с утолщениями на концах. Часто в непосредственной близости к диктиосомам располагаются лизосо-молодобные тельца. Митохондрии овальной формы. В плотном изт-риксе между трубчато-везикулярными кристами мокно видеть темные плотные гранулы.Следует подчеркнуть, что сразу после нереста в клетках Лейдига горбуши не наблюдается каких-либо видимых повреждений клеточных органелл(рйс.1г).

Поздний посленерестовый этап, (5-й этап). Характерной особенностью семенников погибающих рыб является наличие в соединительной ткани наряду с одиночными дистрофическими клетками групп клеток Лейдига с нормальной ультраструктурой. Расположенные одиночно клетки Лейдига демонстрируют ярко выраженные

Таблица 1

^.ср^сиетрические характеристики клеток Лейдигз горбуаи на разных этапах нерестовой миграции

Ил^дэ^ Площадь Ядерно-цито- Плошздь

клетки ядра плазматическое поверхности

(нм^) (ни2) ' отновеш'.е, 7« мембран

ГЗР (км-1)

1 1,8-10^0,5 -108 0, ,5- -103±0,2 -103 41,9 ± 0,8 3,5-103±0,3-103

2 4,2-Ю9±0,3 -10е 0, ,9- •103±0,01-103 21,4 ± 0,5 6,2-Ю3±0,3-10Э

3 2,5-10®±0,1 -10а 0, »а- 108±0,02-103 33,3 4- 1,1 4,2-103±0,2-103

4 1,2-109±0,04-103 0, .4- ■103±0,04-103 33,0 4. 0,9 3,8-103±0,2-10э

5 1,2-10э±0,1 -го8 0, ■Ю3+0,02-103 27 4 + 1,2 4,2-103±0,3-103

Таблица 1 (Продолжение^)

Этапы Средний Суммзрзая Количество

рззмер ПЛ0ШЗД1) митохондрий

митохондрий митохондрий е клетке

(НМ) в клетке (кт.на срезе)

(КМ2>

■1 X 1,13-103±0,05-103 11.0-10б+2,7-10б 8 - 10.

г 1,14-103±0,01-1Э3 37,3-10б±1,3' ■10е 30-35

3 .,13-103±0,04-103 8,4-10б±0,9-10е 8-12

4 0..51-103±0,01-103 4.9-106Ю,8' 10® 6-12

5 0,93-103±0,01-103 10,4-Юбг1,0- '10е 9 - 16

- 1Б -

признаки деструкции (рис.1е)\ Элементы ГЭР трансформируются в концентрические системы, состоящие иэ протяженных каналов и везикул и включающие зоны лизиса. Диктиосомы аГ и элементы Ш5Р встречаются редко.Наряду о митохондриями округлей формы а труОчато-везикулярными кристами и плотным матриксом в цитоплазме кшеток Лейдига появляются митохондрии гантелевидной и кольцевидной формы, имеющие относительно платный матрико и трубчато-везикулярные крлсты.

При исследовании клеток Лейдига , в которых отсутствуют признаки деструкции и лизиса, наы;-: были выявлены следящие структурные особенности. Цитоплазма таких клеток содержит большое число свободных рибосом . . ГЭР представлен либо многочисленными удлиненными канальцами, которые располагаются параллельно , либо в виде мелких везикул (рлс.1д). ГОР развит слабо. Лизосомоподобные тельца встречаются в умеренных количествах. Митохондрии округлой форш. Часто в митохондриальном матриксе можно видеть липидоподоСные капли. В цитоплазме также отмечается появление липидных капель.

Описанную у горбуши картину структурных перестроек клеток Лейдига в период нерестовой миграции дополняют данные морфо-метрии, которые позволяют проследить динамику изменения субклеточных структур. Мы показали, что наиболее' значительны?.! качественным и количественным изменениям в клетках Лейдига подвергаются митохондрии, ГЭР и аппарат Гольджн. Поскольку известно, что именно, на мембранах митохондрий и гладкого ретику-лума локализованы ферменты и осуществляются основные этапы биосинтеза стероидных гормонов (Каната, Ыа§-аЬая1а,1980), то становятся понятными те изменения, который подвергаются эти Неточные структуры во время нерестовой миграции.

Роль аппарата Гольдзш в стэроидогенезе до настоящего Бремени не ясна, хотя замечено, что увеличение количества диктио-сом аппарата Гольджи и их гипертрофия связаны о повышенной активностью стероидоекретирующих клеток (ССК) (Поляков,1986). Повышение отероидогенной .активности ССК связано также с увеличением размеров клеток, возрастанием количества цистерн Г?п и -митохондрий. У низших позвоночных признаком повьш.~ния секре-

терíioíi з^тизнсст;: ССК является тзкде появление в матриксе митохондрий кироподобных капель (Aoki et al., 1969; Поленов, Гар-лоз,19S3; Benito et al.,1990).

Угнетение функциональной активности ССК характеризуется •/¡¿внь гением размеров клеток и морфометрических параметров ГЭР, деструкцией крисг митохондрий и накоплением в цитоплазме лизс-гс.мзлодсбних телец (Поляков, 1986; Loir et al. ,1989; 1990а; Sharna et al.,1991). В темном матриксе митохондрий могут появляться плотные гранулы (Suyma,Long.1977; Поляков,1986).

Проведенный морфометрическии анализ значений суммарна.* площади митохондрий и площади поверхности мембран ГЭР подтверждает наше предположение о наличии двух пиков' функциональной активности сгероидогенной ткани семенников горбуши , сделанное на основании изучения ультраструктуры этих клеток в пресноводн-й период нерестовой миграции. Наибольшие значения размеров митохондрий и площади поверхности мембран ГЭР приходятся , на преднерестовый этап. К началу нереста уменьшается плсгздь поверхности мембран ГЭР и резко сокращается число митохондрий в клетках, что приводит к снижению значений суммарной площади митохондрий. Эта тенденция сохраняется до раннего посленерестового этапа, когда отмечаются минимальные значения размеров клеток, ядра, митохондрий, а также-суммарная площадь митохондрий и площадь поверхности мембран ГЭР (табл.1). В позднем посленерестовом этапе вновь начинается незначительный, но заметный 'рост значений площади ядра, средних размеров митохондрий и площади поверхности мембран ГЭР. Как видим, нарастание величины суммарной площади митохондрий й площади поверхности ' мембран ГЭР в клетках Лейдига горбуши перед нерестом соответствует соотоянио их максимальной секреторной активности. Минимальные значения оушарной площади миюхондрий и площэди поверхности мембран ГЭР совпадают с периодом угнетения синтетических л секреторных процессов в клетках и началом деструктивных изменений, отмечаемых в одиночных клетках Лейдига сразу после нереста. Некоторое увеличение величины суммарной плсщади митохондрий и площци поверхности мембран ГЭР на позднем посленерестовом этапе совпадает с появлением в соединительной

ткани семенников горбуши клеток Дейдига , у которых отсутствует признаки деструкции органелл.

Анализируя результаты, наших исследований и лите^зтурнкэ данные, мы пришли к выводу, что описанные нами клетки . которые появляются в интерстициальноп ткани на позднем посленерес-товом этапе .являются представителями нового поколеьия сгеро:;-догенных клеток , что указывает на физиологическую регенерашю некоторых тканей семенников у горбуши. В этой связи еоунпкзют вопросы, первый из которых связан с выяснением причин, а.второй - с источниками появления эти новых" клеток Ленднга.

Что тачается причин посленерестовой активизации стеропд-секретируюпуи клеток семенников у горбуши, то здесь следует вспомнить работы, в которых была описана функциональная активация гипоталамуса и стероидогенной ткани яичника тихоокеанских лососей (Nagahama et al.,1978; Kajswa et al.,19Sl; Максимович, 1990) и тиляпни (Smith, Haley, 1387).

Функциональную активагазо стероидогенной ткани в яичниках отнерестившихся самок тиляпии Смит и Халей (Smith, Haley,1987) связали с хорошо выраженной у этих рыб заботой о потомстве и предположением о том, что родительское поведение находится под контролем половых стероидных гормонов. Однако наши результаты вряд ли можно объяснить о этой точки зренн-г , поскольку у тихоокеанских лососей всплеск активности стероидогенной ткани гонад происходит в предверш-гибели рыб и не связан с- заботой о потомстве. В.этой связи более вероятной представляется точка зрения Максимовича (1390), который полагает, что пооленересто-вую активацию гипоталамуса,связанную с гонадотропными клетками гипофиза, а в нашем случае повышение активности стероидогенной ткани семенников,можно объяснить тем, иго первично тихоокеанские лососи были полициклическими рыбами, а их теперешняя моноциюгая является вторичной. Таким образом,посденересто-вую активацию стероидогенной ткани семенников в данном случае можно рассматривать как попытку перейти в новый половой цикл.

Сравнительный анализ интерстициаяьвок ткани семенников полицикличных и моноцикличных рыб после нереста свидетельствует о сходстве ппоцессов, происходящих в стероидогенной ткани

этих групп рыб, и модет говорить в пользу вторичной моноцшслии тихоокеанских лососей.

2. Морфо-функциональная характеристика клеток Сертоли горбуши на разных этапах нерестовой миграции

Исследование сперматогенного эпителия семенников горбуши показало, что он содержит клетки Сертоли, структура которых имеет большое сходство с клетками Сертоли млекопитающих.Это типичные эпителиальные клетки, для которых характерно присутствие в цитоплазме довольно крупного ядра, расположенного в ба-ваяьной части клетки. В цитоплазме обнаруживаются овальные, реже округлые митохондрии, в плотном магриксе которых видны пластинчатые кристы. Обычными компонентами этих клеток у горбуш явля. тся лизосомоподобные тельца, липидные капли и микротрубочки.

Отличительной особенностью клеток Сертоли у горбуши является относительно слабое развитие элементов ГЭР и практическое отсутствие митохондрии с трубчато-везикулярныш кристами. Другими словами, у горбуш в клетках Сертоли слабо развиты структуры, типичные для ССК. В этом плане клетки Сертоли горбуши аналогичны эпителиальным клеткам, ланцетника (Уоп^-сиапг Гаме,1931) и ряда костистых рыб , таких как тиляпия (5о1еу, Уигеп, 1984), тут (Огхег,1983), рыбы отряда В1епШае (ЬаЬп-з1е!пог еЬ а1.,1990а,Ь ), у которых клетки сперматогенного эпителия характеризуются слабым развитием органелл, связанных со стероидным синтезом.Отрицательная реакция на холестерол -положительные липиды - и ферменты синтеза стероидных гормонов в сочетании с перечисленными цитологическими особенностями заставляют нас прийти к заключению об отсутствии стероидоген-ной функции у клеток сперматогенного-эпителия семенных канальцев горбуши.Вместе с тем, несмотря на некоторые отмеченные различия .,в целом следует подчеркнуть значительное морфо-функ-■циональное сходство клеток сперматогенного эпителия семенников горбуши и млекопитающих, что позволяет говорить о гомологии ¡«леток Сертоли у этих животных.

Рис. £ . Схема строения клеток Сертоли горбуши: а - начало нерестовой миграции,.б - п -

рея. нерестом, в - трест, г - ранний послекерестовый этап, д - поздний послекэресто-оый этап. Обозначения в тексте

Циклические изменения структуры клеток Сертоли, описанные у млекопитающих и отражающие изменения их функциональной активности на протяжении сперматогенного цикла, характерны и для клеток Сертоли горбуши.

Проведенные исследования ультраструктуры клеток Сертоли в период нерестовой миграции горбуши показывают, что начало нерестовой миграции (1-й этап) совпадает с активным сперматогенезом . Клетки Сертоли образуют цисты, в которых развиваются половые клетки (спермзтоциты1 и оперматоцитыП ),при этом так же, как и у высших позвоночных .отмечается поляризация клеток. Однако характер распределения органам в клетках Сертоли у горбуши несколько отличается от такового у млекопитающих, а именно: если у млекопитающих базальная часть клеток содержит мел-гае сферические митохондрии и большое число диктиосом аппарата Голъджи (Haiier et al.,1980; Kerr et al.,1980), то у горбуши такое строение характерно для апикальной цитоплазмы, обращенной к половым клетка.! (рис.2а). Вместе с тем общий состав ульт. аструктур (многочисленные пузырьки ГЭР в апикальной цитоплазм® клеток, небольшое количество лилидных включений), а тачже многочисленные микротрубочки в цитоплазме меток Сертоли у горбуш! сходны с таковыми у млекопитающих и свидетельствуют об активной транспортной и трофической функциях этих клеток

Завершение спермиогенеза, соответствующее преднерестовому этапу (2-й этап), сопровождается подтягиванием цитоплазмы клеток Сертоли к ядру.Удьтраструктура клеток претерпевает некоторые изменения: значительно увеличивается размер ядра , в цитоплазме клеток появляется большое число мелких' жировых капель, содержащих нейтральные липвды (рис.26).

Переход рыб в нерестовое состояние (3-й этап) сопровождается у горбуши резким уменьшением размеров ядра в клетках Сертоли , количества митохондрий и диктиосом*аГ(рно.2в). Уменьшение количества мелких лилидных капель, совпадающее по времени с образованием большого количества семенной жидкости, позволяет предполагать, что у горбуши, как и у других костистых рыб (Буцкая,1959), материал лилидных включений может использоваться для образования семенной жидкости. Характер морфологических

Таблица 2.

Морфометрические характеристик!! клеток Сертоли горбуши нз разных этапах нерестовой миграции

Этзл Площадь ядра Средний Количество Количество Количество Количество Площадь

(нм2) диаметр . митохондрий диктиосом мелких крупных поверхности

митохондрий в клетке з клетке липидных липидных липидных

(нм) (на срезе) капель капель капель(нм2)

1 1,1-103±0.04-108 0,9 -103±0,1-103 * * 0 0 0

2 1,3-103±0,10-103 0,9 -103±0,г-103 55,0 ± 0,2 10,0 ± 0,9 17,5 ± 5,0 0 5,4-103±0,4-103

3 1,5-103±0,20 -Ю8 0,9 -103±0,1-103 33,1 ±2,3 4,0 ± 0,9 7,8 ± 0,8 1,0 ± 0,5 2,г-103±0,1-103

4 С,5-10а±0,0£-1а8 0»8 -103±0,0-103 18,4 ± 1,0 1,3 ± 0,04 8,1 ± 0,5 1,5 ± 0,5 2,3-103±0,1-108

5 0,2-103±0,02-103 0,95-103±0,0-103 12,1 ± 3,1 1,0 ± 0,05 6,0 ± 0.9 1,5 ± 0,5 1,3-103+0,1.10е

* Сложная топография клеток Сертоли в начале нерестовой миграции .. не позволила

с достоверной точностью определить количество митохондрий и диктиосом аппаратз Голь-

джи в клетках на 1- м этапе.

- Й2 -

изменений в клетках Сертоли горбуши показывает, что основная их функция е этот период - фагоцитоз, об этом говорит появление многочисленных цитоплазматических выростов на апикальной поверхности клеток и увеличение числа лизосомоподобных телец в цитоплазме (рнс.2в). Интересно отметить, что именно в этот период в цитоплазме появляются крупные жировые глобулы, содержащие нейтральные липиды, при этом общая плошддь Кировых капель уменьшается (габл.2 ). Тот факт, что крупные жировые глобулы появляются одновременно со значительной активацией фагоцитарной функции клеток Сертоли.позволяет предположить , что в глобулах сосредоточен фагоцитированный материал.

Таким образом,анализ результатов налмх. исследований и данных других авторов показывает, что липиды, накапливающиеся в цитоплазме клеток Сертоли горбуш, несмотря на сходную химическую приеду, имеют различные источники присхождения . После окончания сперыиогенеаа в цитоплазме клеток Сертоли в виде мелких липидных капель откладываются питательные вещества, которое впоследствии используются для образования семенной жидт кости.После спермиации освобожденные от связи с половыми клетками клетки сперматогенного эпителия осуществляют фагоцитоз остаточных спёршев, при этом продукты гидролиза откладываются в цитоплазме клеток Сертоли в виде более крупных липвдоподоб-ных глобул, которые содержат нейтральные липиды. Следует отметить, что у горбуши фагоцитарная активность некоторых клеток Сертоли начинает проявляться уже в период сперматогенеза.

Вопрос о судьбе сперматогенных клеток рыб после окончания сперматогенеза еще не решен окончательно. У некоторых рыб (Буцкая,1959) окончание сперматогенного цикла сопровождается, дистрофией сперматогенного эпителия и слущиванием его клеток в просвет семенного канальца. У других видов (Нигк е1.а!.,1974) клетки Сертоли претерпевают некоторые морфологические перестройки и смешаются в область выводных протоков.семенников. Наши исследования показали, что у.горбуши после окончания нереста отмечается прогрессивное снижение функциональной активности клеток Сертоли, которое выражается в уменьшении количества элементов 1ЕЭР и аГ и перестройке структуры митохондрий

(рис.2д). Ноэле появляются признаки деструкции клеток. Наиболее показательными в этом отношении являются дистрофия элементов ШЭР, структурные изменения митохондрий и аГ. В н<. .оторых клетках отмечается пикноз ядра.

Проведенные морфометрические исследования кле'.:ок Сертоли горбуши показали, что наиболее значительным количественным изменениям подвергаются митохондрии , аГ, ядро и липидные включения . Количественные изменения этих структур подтверждают общую динамику морфо-функциональных изменений клеток Сертоли горбуши (уабл.2). Наибольшие гначе :я площади ядра, количества митохондрий и диктиосом аппарата Голь доки приходятся на преднерестовый этап, когда в клетках Сертоли идет синтез семенной жидкости и усиливается фагоцитарная акт. юность. Именно в это время отмечается максимальное количество липидных капель в цитоплазме клеток. Начало нереста (3-й этап,табл.2 ) сопровождается резким уменьшением количества митохондрий, диктиосом аГ и липидных капель. Эта тенденция сохраняется вплоть до гиСели рыб, когда все показатели минимальны.

Таким образом,проведенный морфологический и морфометрическии анализ клеток Сертоли горбуши показал, что сперматоген-ный цикл у горбуши , как и у большинства костистых рыб, завершается на фоне дистрофических изменений клеток сперматогенного эпителия семенников , которые носят необратимый характер. Проследить дальнейшую судьбу клеток Сертоли ■ у горбуши не представляется возможным из-за наступающей гибели рыб.

БШОДЫ .

1. На основании морфологического и морфоме' ^ического исследований семенников горбуши в период нерестовой миграции мы выделили пять этапов: начало нерестовой миграции, преднерестовое состояние,нерест,ранний посленере'сговый_этап, поздний пос-ленерестовый этап. Каждый этап характеризуется определенным значением ГСИ, составом половых клеток и строением вспомогательной ткани гонад.

2. В интерстициааьной ткани семенников горбуюи на всех

г,"танах нерестовой миграции отмечается присутствие незначительного количества клеток Лейдига, имеющих черты ССК. Особенностью морфологии клеток Лейдига горбуши является отсутствие в цитоплазме липидних капель и относительно слабое развитие ГЭР, что делает.их сходными с клетками Лейдига низших позвоночных и других костистых рыб. .

3. В процессе нерестовой миграции клетки Лейдига горбуши претерпевают значительные структурные изменения, которые отражают их функциональное состояние. Наибольшая активность этих клеток отмечается у горбуши перед нерестом. Во время нереста происходит резкое снижение секретирной активности клеток Лейдига, которое в позднем посленерестовом этапе сопровождается дистрофическими изменениями.

4. Появление в позднем посленерестовом этапе в интерсги-циальной Т1 лни семенников горбуши групп клеток с признаками ССК и фибрсбластов рассматривается как признак физиологической регенерации тканей семенника и попытка перейти в новый цикл.

5.Клетки Сертоли горбуши имеют типичное строение. Отличительной особенностью этих клеток у горбуши является слабое развитие ГЭР и отсутствие митохондрий с трубчатагвезикулярными кристами, что делает их сходными с клетками других костистых рыб и низших позвоночных.

6. Во время нерестовой миграции горбуши в клетках Сертоли происходят значительные структурные изменения, сходные с перестройками этих клеток у других позвоночных в процессе подового созревания. После нереста в клетках Сертоли горбуши обнаружены признаки деструктивных изменений,которые носят необратимый характер.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Арбузова!.Л..Максимович А,А.Цитологические основы влияния гонадотроптов■на половые и стероадные клетки гонэд костистых рыб// Препринт N26.Владивосток, 1982.С.1-32.

2. Арбузова Л.Л. Ультраструктура клеток Сертоли семенников горбуши в период нерестовой миграции/УТез. Всессюа. ссшец;.

по репродуктивной физиологии рыб.Минск, 1991.С.11.

3. Арбузова Л,Л.Ультраструктура клеток Лейдига семенников горбуш в период нерестовой миграции // Тез. VIII Всесоюз. конф. по репродуктивной физиологии рыб.Петрозаводск, 1992.С.18.

4. Арбузова Л. Л. Цитологические основы влияния гипофизар-ного гонадогропина на половые и соматические ¡слетки семенников горбуши// Тез.конф. молодых ученых ТИНРО. Владивосток, 120.°.

С. 14.

5. Арбузова Л. Л. Морфо-фуикщ: чадьная хараютеристика ие-ток Лейдига горбуши в период нерестовой миграции // м™Оология, 1994 (в печати).

-р.