Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Морфо-функциональные особенности обонятельной рецепции травяной креветки

ВАК РФ 03.00.11, Эмбриология, гистология и цитология

Автореферат диссертации по теме "Морфо-функциональные особенности обонятельной рецепции травяной креветки"

8 • П

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РС5СР Владивостокский государственный медицинский институт

КСРМ-^УНВДЮНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОБОНЯТЕЛЬНОЙ РЕЦЕПЦИИ ТРАВЯНОЙ КРЕВЕТКИ

03.00.11 - эмбриология, гистология р патология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

На правах рукописи

БЛИНОВА Наталья Константиновна

Владивосток - 1991

Работа выполнена во Владивостокском государственном медицинском институте

Научный руководитель: доктор биологических неук Ю.С.Хотимченко

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

А.А.Максимович

кандидат биологических наук М.А.Дорошенко

Ведущее учреждение: Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии АН СССР

г.

_часов на заседании Специализированного'совета по

Защита диссертации состоится

" ■ ^^ГлМ1991

эмбриология и гистологии Д 084р4.01 при Владивостокском государственном медицинском институте по адресу:' 690600, Владивосток, Проспект Острякова, 2, Владивостокский государственный медицинский институт.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотека Владивостокского государственного медицинского института Автореферат разослан " " 1991 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, {¡\

кандидат биологических наук ц Г.М.Холоденко

«

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАВЭТЫ

i£li{Актуальность проблем. Среди большого количества фундамен-и частных проблем современной сенсорной биологии проблема ацепции является одной из наиболее актуальных. Уникальные свойства органов обоняния и, прежде всего, высокая чувствительность, узкая избирательность, широкий диапазон воспринимаемых веществ и концентраций делает оправданным возрастающий интерес к структуре и функции этого анализатора. Изучение тонких механизмов процесса обонянш^ от восприятия до переработки информации в высших центрах мозга, требует рассмотрения узких вопросов, обусловленных таксономическими различиями между отдельными группами животных и экологическими особенностями действия обонятельных стимулов на т-цепторы.

При ориентации в окружапцей среде ракообразные руководстиуют-ся, прежде всего, зрением. Вместе о тем, в таких жизненно важных формах поведения, как поиск пищи я размножение, более важна хемо-рецепция.

Хеморецепторы у десятиногих раков локализованы, главным образом, на антеннах, антеннулах, ротовых поида.ках и конечностях. Функцию обоняния выполняют антеннулы с расположенными на них специфическими чувствительными волосками-эстетасяаш. Строение и физиология обонятелышх рецепторов многих видов ракообразных изучены довольно подробно { Ghiradella et el., 1968'; Ache, 1972; Ache, Derby, 1985; Tiemey et al., 1985; Grunert, Ache, 1988). Однако, не достаточно исследованы обонятельные центры надглоточного ганглия, роль нейрогормолальных и нейромедиаторных механизмов в их функционировании г а также развитие хеиорвцепторов в процессе онтогенеза.

В условиях существующего загрязнения водной среды все больше появляется фактов о нарушении хемосенсорного поведения ракообразных ( Atems, Siein, 1974; КЛUrease et ol., 1979), В основе которых могут лежать изменения, происходящие на уровне первичных сенсорных нейронов! ( Derby, Atena, 1981). Исследования в ?том направлении необходимы для понимания механизмов воздействия токсических веществ и прогнозирования возможных нарушений а химической коммуникации животных.

Цель и задачи ьабооы. Цель работы состояла в изучения морфологических и некоторых функциональных особенностей обонятельной рецепции травяной креветки. Для достижения указанной цели предполагалось решить следующие конкретные задачи:

1. Исследовать ульраструктуру обонятельных органов креветки.

2. Описать топографию и морфологию обонятельного центра дейтоцеребрума надглоточного ганглия. Выявить локализацию ацетил-холинэстеразы в обонятельном центре.

3. Проследить развитие органов обоняния в оытогекэзе. Изучить влияние тяжелых металлов на морфологию антеннул у личинок.

4. Электрофизиологическим методом определить чувствительность антвннулярных хеморецепторов к адекватным пищевым раздражителям.

5. Изучить влияние различных концентраций фенола на обонятельную рецепцию креветки. Определить чувствительность хеморецепторов

к аттрактанту посла воздействия фенола.

Научная новизна и теоретическое значение работы. На световом и электронношкроскопическоы уровнях изучено строение наружного фпагеллума антеннулы с волосками-эстетасками у травяной креветки. Показано, что при принципиальном сходстве структуры органов обоняния ракообразных, креветка РапааХиа кевз1ег1 имеет ряд морфологических особенностей, которые, по-видимому, координируют процесс рецепции с особенностями образа жизни и условиями среды обитания у данного вида. Выполнена топография надглоточного ганглия, исследована локализация ацетилхолинзстеразы в обонятельном центре дейтоцеребрума. Высокая активность этого фермента в ольфакторных нейро-пилях, нервных волокнах и трактах дейтоцеребрума является свидетельством того, что одной из основных медиаторных систем обонятельного анаши: атора является холинэргяческая. Впервые описано строение ан'.'оннул на четырех стадиях личиночного развития креветки. Морфология органов обоняния у половозрелых особей существенно отличается от таковой на ранних этапах онтогенеза. Формирование чувствительных волосков продоляаотся после выклева личинки и заканчивается к концу I постэмбриональной стадии. Определена чувствительность антеннулярных хеморецепторов к некоторым азотсодержащим веществам: пиридину, пиперидину, метиламину, дифениламину, триматил-ашшу. В большинстве случаев реакпдя на каждое отдельное вещество не превышает реакцию на естественный пищевой раздражитель. Выявлена завискмост! "доза-эффект" при воздействии растворов фенола на обонятельные рецепторы животного. Токсические вещества, содержащиеся в морской среде оказывают негативное дойствиэ на дистантные рецепторы: тяжелые коталлы влияют на наружную морфологию чувствительных сенсилл у личинок, а фенол нарушает функвдю хеморецепторов, снижая реакцию на пищевой раздражитель.

Практическое значение работы. В работе обоснована перспективность использования результатов изучения обонятельной ресепции ракообразных для решения ряда практических задач.

Исследование становления в процессе онтогонеза пэдедобываю-щего поведения, инициирующим звеном которого является обонятельная рецепция, может быть полезным при культивировании ракообразных. На основании морфометрических и электрофизкологических данных по влиянию токсических веществ на хеморецепцгао креветки предлагается создание чувствительных тест-методов в системо мониторинга загрязнения вод. Результаты по определению чувствительности дистантных рецепторов к различным азотсод^ягщгал веществам шо-собствуют решению технических задач, связанных с разработкой приманок и совершенствованием орудий лова.

Апробация заботы. Основные результаты работы были представлены на конференции молодых ученых Т/ЛРО "Сценка и освоение биологических ресурсов океана" (Владивосток, 1988), Всесоюзном совещании "Сырьевые ресурсы и биологические основы рационального использовали промысловых беспозвоночных" (Владивосток, IS88), на I Всесоюзно." конференции по рыбохозяЯственьой токсикологии (Рига, 1988), на П и 1У региональных конференции "Биологические ресурсы шельфа, их рациональное использование и охрана" (Владивосток,. IC33, 1989).

Основное содерн'^ние работы отражено в 8 публикациях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и выводов. Работа изложена на 164 страницах машинописного текста, шитстрирована 27 светоопткческими, 14 электронномикроско-пическими микрофотографиями, 3 графиками, 8 схемами, 5 таблицами. Список литературы включает 166 работ отечественных и зару'еяных авторов.

С0ДЕШАН!1Е РАБОТЫ МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИЗОЛаСОБАНИй

Объект исследования - травяная креветка Pandalus kessleri ( Czerniawoki ) или травяной Ч1У1ИЛ Pandalus latlrostris ( Ratbun) относится к типу членистоноги:: (Artropoda ), классу ракообразных (Crustacea ), отряду д£сятиногих раков (СвоароЛа ), подотряду креветок ( Natantla ), cel..эйству пандалид ( Paildalidae ), роду Pandalus . Травяная креветка явчяется промысловым видом, перспективным. для культивирования в наяей стране.

Животных отлавливали в районе о.Рейнеке и о.Попова зал.Петра

Великого (Японское море) и содержали в аквариумах при температуре от 4° до 20°С.

Для световой микроскопии материал фиксировали в жидкостях Буэна, Мюллера или 10% нейтральном формалин^. Готовили парафиновые и целлоидиновые срезы толщиной 6-10 мкм. Срез^ окрашивали гематоксилином Эрлиха и эозином. Часть материала импегнировали серебром 'по Кахалю. Топографию кутикулярных образований изучали при помощи бинокулярного микроскопа МБС-9 на препаратах нефиксированных ампутированных антеннул, подкрашенных метиленовым синим.

Для сканирующей электронной микроскопии использовали среднюю часть наружного флагеллуыа антеннул половозрелых особей. Кусочки фиксировали в 5% глутаровом альдегиде на какодилатном буфере, рН 7,4 в течение 1,5 ч. Постфиксацию осуществляли в 1% растворе 0S04 на какодилатном буфере при температура 4°С в течение I ч. Обезвоживание проводили в спиртах возрастающей концентрации; материал высушивали при критической точке, налгтяли золотом и просматривали в микроскоп Jem - 25s. Описанную методику фиксации использовали и для трансмиссионной электронной микроскопии. Для этого, поело обезвоживания в спиртах, кусочки заливали в смесь Эпон 812 -Аралцит М. На ультрамикротоме готовили полутонкие и ультратонкие срезы, .¡олутонкие срезы окрашивали толуидиновым синим иди азуром "В" и применяли для светооптических исследований. Ультратонкие срезы, контрастировали 2% .раствором уранилацетата и нитратом свинца в просматривали в электронном микроскопе jeu - I0QB.

Выявление ацетилхолинэстеразы проводили по методу Келле (Пирс, 1962). Свежезамороженные срезы надглоточного ганглия толщиной 10 мкы помещали для инкубации в среду, содержащую 0.004М ацетилтио-холина. Инкубация длилась от 30 мин до 5-6 ч при 37°С. Д^лае срезы обрабатывали 2% раствором сульфида аммония, обезвоживали в спиртах возрастающей концентрации и заключали.

Развитие антеннул изучали у личинок, выклюнувшихся в лабораторных условиях. Самок с икрой на плеоподах помещали в емкссти •15-17 л, в которых содержали при температуре 13°С. Через 7-10 сут происходил нерест, после чего самок отсаживали. Кормление вжлюнув-ею:сл личинок проводили наупяиями артемий 2 раза в день. Для иссле-доьаняя иигальзовали тотальные прэпараты антеннул, подкрашенные ыет№эновым голубым, а также тонкие и полутонкие срезы.

Для изучения влияния тяжелых металлов на обонятельные органы ' личинок использоьали соли меди ( CuCl *2Hj>0) в цинка ( Zn&2 ). Растзоры исходной концентрации готовили на дистиллированной воде.

Смену токсичного раствора проводили I раз в 3 дня, что достаточно для изучения хронической токсичности тяжелых металлов (Патин, 1979). Температура во время проведения эксперимента варьировала от 13,5 до 20,5°С; эти изменения соответствовали динамике температуры морской воды в естественных условия-.

Суммарную электрическую активность отводили от не,.за антенну-лы униполярным серебряннм макроэлектродом. Электроды изготавливали из серебряной проволоки диаметром около 100 мкм.

Электрические сигналы от нерва поступали на усилитель биопотенциалов УШ-2-03, с коэффициентом усиления 1,6-I04 и уровнем собственных шумов 5 мкв. Регистрация осуществлялась на самописце Н-Э020. Результат оценивали по разности между импульсной активностью в реакции на раздражитель (Ир) и фоновой а-гстквностьи.

Для стимуляции хеморецепторов использовали ыприц с наконэчнк-ком, заполненным ьсследуемым веществом. Раздражитель в виде калли наносили на волосковые образования наружного флагеллума антеннулы.

В качестве хемостшфляторов использовали пиридин, пиперздян, мегиламин, тршлтиламин и дифениламин в концентрациях от I • 10~" до I • . Контрольным раствором служила i эда из аквариумов, в которых находилось несколько особей терпуга четырехлпнейного. Тор-пуг является потенциальным пищевым объектом трутяной креветки, а вода, содержащая метаболиты и феромоны, представляет собой естественный пищевой раздражитель с аттрактивным свойством. Средняя температура воды при проведении опытов 15°С.

В токсикологических экспериментах были использованы следующие концентрации фенола: 0,001; 0,01; 0,1; I и 100 мг/л. Растворы готовили на.морской воде, очищен::ой от механических примесей. Опыт проводили в такой последовательности: раздражение фенолом определенной концентрации, отмывка очищзнной морской водой, контрольное раздражение. Изменение суммарной электрической активности нерва на контрольный раствор после обработки антеннул фенолом сравнивали со средней величиной ответа на этот раствор без токсиканта. Для изучения длительности действия токсиканта изменение импульсной активности регистрировали после 25 мин экспозиции. Средняя температура проведения токсикологического эксперимента не превышала 2С°С.

При обработке шр^ометрнческих результатов определяли ошибку средней арифметической (Лакин, 1990). Статистическую обработку электрофизиолопгческих данных проводили по методу одно- и двух-факторного дисперсионного анализа с применением р - критерия Фишера (Маркова, Лисенков, 1973; Глотов и др., 1982).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ К -IX 0БСУ1ДЕНИ2

МОРЮЛОГКЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОБОНЯТЕЛЬНОЙ РЕЦЕПЦИИ ТРАВЯНОЙ КРЕВЕТКИ

Строоние органа обоняния. Наличие твердого экуоскелета у членистоногих требует соответствующей организации сенсорных •структур, чтобы они могли обнаруживать химические, механические и другие стимулы через твердую наружную оболочку. Самым простим и наиболее распространении« приспособлением для этого служит кути-кулярный сенсорный ьолосок.

Сенсорные волоски разнообразной формы широко рассеяны по всей поверхности тела ракообразных. Особое место среди них занимают специфические хеморецепторные образования - эстетаски. Эстетаски* представляют собой унимодальные по функции чувствительние волоски, настроенные на восприятие химических сигналов на расстоянии. Открытие этих "своеобразных обонятельных придатков" принадлежит Лейдщу (Гексли, 1900).

Эстетаски травяной креветки находятся на всех члениках наружного флагеллума (кгута) антеннулы, исключая саше проксимальные и дистальные. Они располагаются упорядочено: рядами по 6 волосков в углублении вентральной стороны флагеллума.

Среди различных видов волосковых образований, покрывающих антоннулу, большую часть составляют эстетаски. Общее количество последних достигает 350-ти. Преобладание эстетасковых волосков над другими кутикулярными сенсорными выростами обуславливает основную функцию наружного флагеллума - обоняние.

Эстетаск имеет вид гладкого неощшенного волоска длиной до 700 мкм и диаметром у основания 28 мкм. Ампулообразное основание волоска переходит в сегментированный стержень и заканчивается тонким ' апикальным выростом оке ю 30 мкм длиной. Основная и средняя часть эстетаска характеризуется продольноисчерченлой кутикулой. Кутикула дистального отдела имеет многочисленные бугорки и ямки и • при помещении в витальные красители интенсивно окрашивается, что говорит о высокой проницаемости этого отдела сенсиллы.

Особенностью внутренней организации эстетасков является то, что тала биполярных сёнсорных нейронов располагаются в непосредственной близости от них, образуя периферические сенсорные ганглии

* от англкйскогсУ оечгьег1с - изящный

(рис. I). Дистально каждый ганглий иннервирует отдельный ряд эсте-тасков. Один волосок иннервируется 110—120 биполярными сенсортгми ноНронами. Гола нервных клеток неправильной формы, ближе к округлой, со средним диаметром 15 мкм. В центре базофильной цитоплазмы находится крупное ядро с четко обозначенным ячрышком и скоплениями вне-ядрышкового хроматина.

От самого выхода из сенсорного ганглия до основания эстетаска пучек дендритов окружают вспомогательные, так назывчемые обкладоч-ние клетки, которые располагаются по периферии пучка в один слой. Совместно с капиллярами гемолимфатической системы они образуют плотный чехол, выполняющий изолирующую, тропическую и опорную функции. Наличие в цитоплазме обклздочных клеток большого количества шероховатого эндоплазматического ретикулума и кошлексов Гсльджи с большой возикуляцией показывает, что основной (функцией этих клеток, наряду с перечислеьными, является секреторная. Как известно, обкла-дочныв клетки принимают участке в секреции материала кутикулы волоска во время линьки ( Guse, 1983). Число обклздочных клеток, окружающих один пучек дендритов не превышает 20-ти. Проникая в просвет волоска, децдриты сенсорглх нейронов утоньшаются и ветвятся. На расстоянии 1С.-15 мкм от основания, в канале волоска можно рассмотреть парные электронноплотныо образования, представляющие собой, не что иное, как базальные тельца. В этом отделе донд-' рнты приобретают строение типичной реснички; Оппсанныо волоски-эс-тетаски травяной креветки сходны по строению с таковыми образованиями других ракообразных ( Gh.lrad.ella et al., 1968; Tlerueyet al., 1985; Spencjr, Llnberg, I98G; Gnrnert, Ache, 1988). Однако, при принципиально:.: сходстве структуры органов обоняния десятиногих раков, кревбтка имоет ряд мор}хэлогическнх особенностей, которые, по-видимому, координируют процесс рецепции с условиями сре,гч обитания и образом ячзнк у данного вида. Расположенные на средней, а не дистальной (как у других ракообразных) части антеннулы, в углублении, эстстасчи креветки предохранены от различного рода механических воздействий. Благодаря сегментации стержня, волосок способен отклоняться совершая поисковые движения, что способствует стимул-рецепторному взаимодействию. Этому же, по-видимому, служит и тонкий апикальный вырост на дистальном участке сенсиллы. Кисточковвд-ное тело, обнаруженное за эстетасковыми волосками у самок, возможно, участвует в рецепции половых феромонов. Показано, что восприятие феромонов у ракообразных осуществляется именно эстетасками (Bauohou, Fontaine, 1984).

Рис. I . Схема внутреннего строения эстетаска травяной кре.етки. Обозначения:д - дендриты сенсорных нейронов, к -кутикула, эк - эпителиальные клетки, гк - гранулярные клетки гл - гемолимфа, нк - нервные клетки, ок - обкладочные клетк!

Морфология обонятельного центра дейтоцеребрума. Аксоны обопя-тельных рецепторных клеток в составе антеннулярного норва без си-наптических переключений направляются в обонятельные центры надглоточного ганглия. Область, в которой осуществляется первичная обработка хемосенсорных сигналов от антеннул - ольфакторные доли дейто-церебрума. Олъфакторные доли наиболее крупные и развитые нейропили в надглоточном ганглии травяной кроватки (рис. 2). Они имоют бобо-вчдную форму и по большему диаметру составляют около 700 мкм, а по меньшему - 400 мкм. На прзпаратах импрегнированных по Кахалю, периферия ольфакторных долей выглядит более интенсивно окрашенной. Такая окраска обусловлена наличием густых переплетений отростков биполярных сенсорных нейронов и интернейронов, которые образуют клубочки (гломерулы) или колонки; узкими концами они обращены к центру, более р'шига заполненному волокнами.

Ольфакторная доля образована отростками двух основных групп интернейроноз: переднемедиальной и задней. Из нейронных групп составляющих нейропиль, выделено три типа клеток. Нейроны I типа входят в состав задней группы и имеют очень большие размеры (в среднем СО мкм). Большая часть интернейронов задней группы представлена клетками П типа (диаметр около 30 мкм). И, наконец, переднемедиаль-ную группу составляют самые мелкие (диаметр не превышает 20 мкм) "глобулярные" нейроны.

Отростки обонятельных илтернейронов формируют также ольфактор-но-глобулярный тракт, который осуществляет прямую связь с одним из ганглиев латерального протоцеребрума Medulla termlnalie , где происходит обработка хеыорецепторной информации высшего порядка ( 'Blaustein et al., 1938). Основная часть волокон ольфакторно-гло-булярного тракта представляет собой отростки глобулярных нейронов. При выходе из "ворот" ольфакторной доли тракты имеют толщину до 250 мкм. На уровне центрального тела протоцеребрума они встречаются, частично перекрещиваются и, затем, направляются в Uedulla ter-ainalie.

В отличие от многих других видов ракообразных, содержащих в составе обонятельных центров дейтоцеребрума олъфакторные н акцессорные (параольфакторныб) доли, у травяной креветки оти центры представлены только крупными ольфакторными долями.

Исследования надглоточного ганглдя с применением метода Келле позволили выявить высокую активность ацеталхолинэстеразы в обоня-' тельных .центрах дейтоцеребрума. Интенсивность окраски продукта реакции больше по периферии ольфакторных нейрош'лэй, волокнах ольфак-

Рис. 2 . Схема строения мозга травяной креветки. Обозначения: НА: _ Н£фВ ттеннум; НАИ _ неро антенны.

ОД - ольфакторная доля; ПМН - переднемедиальная, ЗН - задняя, ДН - дорсальная, ЦН - ц нтральная группы нейронов; АНН - антен-Ччаль.^ный, ЫАН - медиальный антеннулярный, Л АН - латеральный антеннулярный, ТН - тегументарный нейропили; ПОД - передняя оптическая, ЗОД - задйяя оптическая доли; ОН - оптический нерв; ОГТ - ольфакторно-глобулярный тракт.

торно-глобулярного тракта. Среди клеток активность ацетилхолшэс-терази обнаружена в нейронах I и П типа. Оермент локализуется по периферии клеточных тел, а также в отростках.

Полученные гистохимически данные позволяют предположить, что одн;м из основных медиаторшх механизмов в передаче сигнала от ан-теннулярных хеморецепторов является холинэргический. Так как холки эрг иче екая система обонятельных центров имеет непосредственное отношение к процессам восприятия химических сигналов (^¡ганская, Гдовский, 1990), возможно, преобладающее ее участие в дейтоцереб-ральном отделе определяет высокую степень чувствительности обонятельных рецепторов травяной креветки.

Развитие органа обоняния в онтогенезе. Наружное строение ап-теннул с расположении;,н на них соисортши волоскоми изучали у особей fcandalus lcessleri на 4-х стадиях (по Kurata, 1955) личиночного развития.

Антеннула выклюнувшейся личинки без расчленений, ее дпетальный отдел разделен на две ветви, которые впоследствии дадут начало внутреннему и наружному флагеллумам (рис. 3). Наружная ветвь имеет на своей поверхности два волоска, которые, по-ввдимому, являются предшественниками эстетасков. Об этом свидетельствует располояение волосков. Они лежат вентралыю па одном уровне флагеллума; основания утолщены и четко обозначены. Б.Г.Ивалов (1965, 1971) при описания личинок некоторых да -ьн евс сточянх креветок ;"'.азывал на наличие обонятельных щетинок на антеннуле. По наружному строению пред-полагаеше обонятельные волоски травяной креветки не похожи на эстетаски. Это относительно короткие (120 мкм), несегментлровашше волоски.

На второй стадии развития личинки креветки ствол, внутренний и наружный фдагеллум антенпуж приобретают членлстость. Наружный фла-геллуи имеет 9 вполне сформированных эстетасков длиной около 350 мкм и 3 растущих (длина 50-60 мкм). Волоски располагаются группами по три. Эстетаски личинок второй стадии выыот типичное сегментированное строение. .Однако у них отсутствует тонкий л-сталы'Я вырост. При окраске волосков штиленовым голубым краситель особенно быстро проникает в основную часть волоска. Кончик сенсиллы величиной 5-10 мкм'выглядит полым йеокрашенным. На границе ократен-ной и неокрашенной частей сенсиллы находится темное линзообоазнсе "ело, которое, представляет собой, вероятно, место окончания чувствительных отростков дендритов.

Рис. Э . Схема строения антеннул травяной креветки на 1У стадиях личиночного развития.

Описывая личиночное развитие травяной креветки, Курата (Кига-ta , 1955) сообщает, что антенную. у животных Ш и ХУ стадии мало отличаются от таковых предыдущих стадий и указывает лишь на появле-. ние короткого выступа на наружном флагеллуме. Однако на Ш стадии постэмбрионального развития наш обнаружено обилие булавовидных и у некоторых особей нитевидных волосков, покрывающих поверхность антеннул. Антеннула личинки 17 так г.з имеет ряд особенностей, ранее не отмочешп-с в литературе - это обособление тонкого дистального отростка флагеллума в отдельный членик, появление 5-Й группы эсте-тасков.

Во время постэмбрионального периода у личинок ракообразных завершаются процессы органогенеза (Иванова-4Сазас, 1979). С появлением эстетаскозых волосков, на П стадии развития создается морфологическая база для функционирования органа обоняния травяной креветки. Отсутствие у эстетасков личинок и ювенильных оссбей креветок тонкого апикального выроста свидетельствует о том, что непосредственного участия в рецепции эти образования не принимают.

Влияние тяжелых металлов на развитие останов обоняния у личинок. Посла содержания личинок креветки в растворах меди и цинка бшш проведены морфометрические исследования. Установлено, что в основном все показатели, характеризующие размеры тела и антеннулы с эстетасками в контроле выше, чем в эксперименте. Наибольшее замедление роста тела произошло при. воздействии 60 ккг/л цинка (табл. I). Что касается наружного флагеллума антеннулы и сенсорных волосков, то замедленно их развития произошло более значительное, чем замедление роста всего тела. Лишь на В% увеличилась длина эстетасков у личинок, содержащихся в присутствии 60 ккг/л цинка по сравнению с контролем. Воздействие 60 мкг/л меди не повлияло на величину эстетасковых волоскоь. В то го время загрязнение медь» привело к большему подавлению.развития флагеллума чем цинк.

В целом, воздействие тяжелых металлов приводит -к дозоэавискшму уменьшению морфометрическиХ показателей, связанных с обонятельной рецепцией креветки. Наибольшее повреждающее действие на эстетаско-вы9 волоски оказывают растворы цинка, что предполагает недостаточное увеличение рабочей поверхности рецептирующих элементов. Медь ке оказывает большее влияние на линейные размеры наружных фяагеллу-мов.

Таблипа I

Морфометрические данные, характеризующие тело и наружный флагеллум антеннулы личинок травяной креветки при содержании в растворах меди и цинка (мм ± М^)

концентрация металла ! ! ЭКСПОЗИЦИЯ ! | длина } тела ! ! ! ! . ; диаметр < наружного ; основания » { ~иагеллума| флагеллума} диаметр вершины флагеляума I ; длина 1 волоска !

контроль 2 недели 16±0,7 1,5±0,06 0,15^0,006 0,096¿0,01 0,35±0,02

Си 60 мкг/л 2 недели 15^0,5 1,25±0 0,18±0,01 0,079^0,01 0,34±0,03

контроль 3 недели 18±0,02 1,7±0,07 0,17±0,009 0,095±0,0 0,47±0,02

гп 20 мкг/л 3 недели 17±0,25 1,4±0,05 0,16±0,007 0,078^0,05 0,43±0,02

60 мкг/л 3 недели 15±0,4 1,4±0,05 0,15^0,004 0,09^0,005 0,36±0,02

Прыгзчание: М^ - ошибка средней арифметической

СУНКЦПС^ТЬШЕ ОСОБЕННОСТИ ОБОНЯТЕЛЬНОЙ РЕЦЕПЦИИ ТРЛШОК КРЕВЕТ'И

Олек', .»физиологическое тестирование адекватных пищевых раздражителей. Описанные структурные особенности эстетасков предусматривают высокую функциональную организацию этих сенсорных кутикул Благодаря большому числу рецепторных клеток с множеством ресничек, эстетаски обладают высокой чу. зтвителыюстью, широким спектром реакции и узкой специфичностью к определенным веществам.

О функционировании обонятельных рецепторов можно судить по их чувствительности к адекватным стимулам. Одними из врожденных рофлексов ракообразных, осуществляемых благодаря обонятельной рецепции, являются пищевые рефшексы, а адекватными раздражитолями в этом случае служат вещества, вызывающие пищевые реакции. К так.'зл веществам относятся аминокислоты, шины и их производные ( Carter, Stell , 1382; Derby, Atenía, 1982). Нами изучена чувствительность хеморецепторов антеннул травяной креветки к пяти веществам: аминам и пиридином. После стимуляции волосков наружного фла-геллума наблюдали различные по интенсивности ответы (рис. 4). Амплитуда импульсной активности, как правило, возрастала с увеличением концентрации тестируемых веществ. Воздействие раствораш с минимальной концентрацией 10~®-Ю~% незначительно изменяло амплитуду электрической импульсацил нерьа антеннулы по сравнению с фоном, (Ир-Иф) не превышала нескольких микровольт. Наиболее стимулирующими для хеморецепторов антеннул оказались концентрации аминов и пирвдинов в пределах По интенсивности ответа яссле-

дованные вещества можно расположить в следующий ряд: пиридин

> триме^иламин Ю М > пиперидин Ю М > дифениламин 1СГ®М > метиламин 10 М. Следует отметить, что реакция хеморецепторов на все концентрации аминов и пирвдинов (за исключением раствора пиридина 10"%) были меньше, чем на естественный пищевой раздражитель.

Действие Фенола на антеннулярную хеморецеттздо.' После обработки хемочувствителъных волосков антеннулы разллчныьш концентрациями (фонола (0,001-100 мг/л) происходит изменение суммарной электрической активности нерва (рис. 5). Негативное действие фенола начинает проявляться уже при концентрации 0,001 мг/л - наблюдали подавление импульсации сенсорных структур (кривая I). В диапазоне 0,001-10 мг/л токсический эффект (фенола прямопропорционален логарифму его концентрации и выражается в увеличении импульсной активности сенсорных структур обонятельных нейронов.

1В

Рис. 4 . Изменение суммарной электрической активности нер ва антеннулы травяной креветки при стимуляции растворами амине и пиридинов. Обозначения: П - пиридин, ТМА - триметиламин, 1111 пиперидин, ДВД - дифениламин, МА - метиламин, К - контрольный раствор.

Примечание: Р -с 0,05

Рис. 5 . Изменение суммарной электрической активности нерва антеннулы травяной креветки под влиянием различных концентраций, фенола. Обозначек .я: I - реакция н*\ фенол, 2 - на контрольный раствор в норме, 3 - на контрольный раствор после воздействия токсиканта, 4 - на фенол после 25 мин экспозиции.

Примечание: Р* 0,01

После воздействия всех растворов фонола ответ на пищевой раздражитель снизился (кривая 2). Максимальная депрессия выявлена npv концентрациях I и 10 мг/л. Некоторое увеличение ответа при 100 мг/ можно расценить как неправильное, извращенное срабатывание обонятельной системы.

С увеличением времени действия загрязнителя до 25 мин подавле ние функции рецепторов усиливалось (кривая 3). Промыв'шие эстотас-ков очищенной морской водой в некоторых случаях восстанавливало величину реакции на химический ст;шул. Обратимость Э'Хокта зависела от концентрации (фенола и продолжительности err воздействия -растворы I мг/л в течении 15 мин, 10 и ТОО мг/л в точени:: 10 мин вызывали необратимое ^оврегдение.

Полученные результаты дают основание заключить, что фонол нарушает обонятельную рецепцию креветки. Причем, нарушония могут иметь место даже при воздействии малых доз токсиканта, реально встречающихся при загрязнении морской среды.

Учитывая важную роль холинэргической системы а обонятельном процессе (Рухинская, Гдовский, 1990) и уязвимость ее метаболизма под воздействием фенола (Лукьянонко, 1989) можно предположить, ч.с нарушение функции обонятельных рецепторов трашшой креветки связано с изменением активности ацетилхолинэстеразы в нейросенсорных структурах. Не исключено также и гормонально-опосредованное (Bha-gyalakskmi et al., 1985) влияние фенола на активность этого фермента в синапсах гломерулярного нейропилл олт факторной доли мозга.

ВЫВОДЫ

1. Исследована морфология органа обоняния травяной креветки. Показано, что хемосенсорные кутикулярные выросты-эстетаски-имеют ввд гладких неопушенных сегментированных волосков длиной до 700 мк и шириной у основания до 28 мкм. Они располагаются в углублении средней части наружного флэгеллума антеннулы. Дистальный сегмент эстетаска содержит тонкий апикалышй вырост длиной до 35 мкм. Каждый волосок иннервируют более ста рецепторных клеток.

2. Б формировании ольфакторно-глобулярного тракта участвуют обонятельная доля дейтоцеребрума, нейроны I и П типов ее задней группы и глобулярные нейроны Ш типа переднемедиальной группы. Акцессорная доля дейтоцеребрума в надглоточном ганглии травяноа креветки отсутствует.

3. Гистохимическое исследование надглоточного ганглия показал

что ацетилхолинэстераза высокой активности локализуется главным образом по периферии ольфакторных юлой дойтоцеребрума и нейронах I и П типов ее задней группы.

4. Описаны особенности строения обонятельных органов травяной креветки на разных стадиях личиночного развития. Показано, что выклюнувшиеся личинки имеют нерасчлененный наружный флагеллум без эстетасковых волосков. Типичные эстетаски без апш<ального выроста появляются на П стадии личиночного развития и образуют 4 группы из трех волосков. На 1У стадии появляется 5-я группа эстетасков.

5. Исследована суммарная электрическая активность антенну-лярного нерва травяной креветки при стимуляции хеморецепторов пиридином, пиперидином, метиламином, дифениламином и тркметпламином.

rf

Пороговая концентрация предложенных веществ составляот 10 М. Максимальная амплитуда электрофизиологического отвота наблюдается при концентрации веществ 10' -10"%.

6. Изучено влияние фенола в концентрациях 0,001-100 кг/л на антеннулярщто хеморецепцию травяной креветки. Концентрация токсиканта 0,001-1 мг/л уменьшает активность обонятельных нейронов, а 10 и 100 мг/л - увеличивает ее. Ответ на пищевой раздражитель уменьшился после воздействия всех исследуемых концентраций; максимальная депрессия выявлена прч коьцентрациях I и 10 мг/л.

7. Содержание лич:шок травяной креветки в морской воде с повышенными. концентрациями меди и цинка приводит к подавлению развития обонятельных органов, проявляющееся в уменьшении линейных размеров наружных флагеллумов антеннул и эстетасков.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕ,ТЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Блинова Н.К. Изменение хемочувствитэльности травяного шримса Pandalus latirostria под воздействием различных концентраций фенола // Биологические ресурсы шельфа, их рациональное использование и охрана / Тез. дс:сл. П регион, копф. молодых специалистов Дальнего Востока. Вл-к. 1983. - C.I0-II.

2. Блинова Н.К., Черкашин С-.А. Влияние фонола на хеморецепцию антеннул травяного чилима // Бкол. науки. 1987. - В 2. -

С.44-48.

3. Блинова Н:К. Строение эстетасков травяного чз'.лгс.:а Pandalug latirostriB // Зоол. яурн. I9C3. - т.67. - й 3. - СЛСС-КЗ.

4. Блинова H.K., Тихомирова Е.Я. Хеиочувствигельность антеннул травяного чилима: амины как сшцевые стимуляторы // Сырье вы о ресурсы и биологические основы рационального использования промысловых беспозвоночных / Тез.докл.Всесоюзн. совет. Владивосток, I9Ö8 - С. 124-125)

* *

5. Блинова Н.К. Действие фенола на обонятельные рецепторы травяного чилима // Всесоюзн. кон®, по рыбохоз. токсикологии. Рига. 1988. - 4.1. - С.40-41.

6. Блинова H.H., Черкашин С.А. Влияние загрязнителей на хеморе-цепцшс пищевых аттрактантов травяным чилимом // Оценка и освоение бисн логических ресурсов океана / Тез. докл. конф. молодых ученых. Владивосток. 1988. - С.70-71.

7. Блинова Н.К. Некоторые аспекты обонятельной рецепции ракообразных // Биологические ресурсы шельфа, иг использование и охрана

/ Тез. докл. 1У конф. молодых:учёных-и специалистов Дальнего Востока. .Владивосток. 1989. - C.IO-II.

8. Бжшова Н.К. Организация центрального обонятельного тракта в надглоточном ганглии травяной креветки // Материалы науч. конф. молодых ученых НГШ и АН СССР ДВО. Владивосток. 1990. - С. 14-15.

Отпечатано в множительной лаборатории JPTH. У сл.п.л. 1Д6. Тирак ЮОэкз. Заказ 3S7.