Введение к работе
Актуальность проблемы. К настоящему времени известно, что оксид азота (N0) синтезируется ферментативным путем и действует как универсальный эндогенный регулятор клеточного и тканевого метаболизма у позвоночных и беспозвоночных животных. Распределение ферментов синтеза N0 и его значение у позвоночных интенсивно исследуется (Garthwaite, Boulton, 1995; Мотавкин, Гельцер, 1998; Ashutosh, 2000; Bogdan, 2001; Martin et al, 2002; Gregg, 2003; Mungrue et al., 2003). У беспозвоночных значение NO изучено в значительно меньшей степени, однако показано, что NO участвует в нейротрансмиссии и нейромодуляции, регулирует мышечную активность, пищевое поведение, респираторную, репродуктивную функции, солевой и водный баланс, участвует в механизмах иммунологической защиты организма, в клеточной пролиферации и дифференцировки (Jacklet, 1997; Colasanti, Venturini, 1998; Lewin, Walters, 1999; Annikova et al., 2001; Torreffles, Guerin, 2001; Katzoffet al., 2002; Licata et al., 2003).
Доказана многогранная роль оксида азота в физиологии пищеварительных функций у высших (Schleifler, Raul, 1997; Jourd'heuil et al., 1999; Hansen, 2003; Takahashi, 2003; Shah et al., 2004) и низших позвоночных животных (Li et al., 1993, 1994; Li, Furness, 1993; Brilning et al, 1996; Olsson, Karila, 1997; Lamanna et al., 1999; Olsson, Gibbins, 1999; Holmberg et al., 2003). NO участвует в регуляции перистальтики всех органов желудочно-кишечного тракта, контролирует кровяной ток, экзокринную и эндокринную секреции, принимает участие в защитных механизмах. Нарушения экспрессии нейрональной NO-синтазы приводят к появлению различных заболеваний пищеварительной системы (Takahashi, 2003; Ding, Li, 2003; Shah et al., 2004).
Сведения о NO-ергических клетках в пищеварительной системе и роли оксида азота в процессах питания и пищеварения у беспозвоночных крайне малочисленны. NO-ергические клетки найдены в кардиальном желудке морских звезд (Martinez et al., 1994; Elphick, Melarange, 1998) и пищеводе брюхоногих моллюсков, где NO является сенсорным нейромодулятором (Elphick et al., 1994; Moroz et al., 1993; Moroz, Gillette, 1996; Hurst et al., 1999). Известно, что NO-синтаза содержится в центрах, ответственных за ритмы питания, буккальных ганглиев Lymnaea stagnalis (Kobayashi et al, 2000), Clione liacina (Moroz
>*^jjffj
играет важную роль в процессах питания и пищеварения и у двустворчатых моллюсков, сведения о чем, по-видимому, ограничиваются только нашими работами (Varaksin et al., 2002; Пименова и др., 2002; Пименова, Вараксин, 2003).
Цель и задачи исследования. Цель нашей работы - установить наличие и локализацию, описать морфологию и сезонную динамику нитроксидергических клеток в пищеварительной системе у двустворчатых моллюсков.
В работе решались следующие задачи:
1. Показать наличие нитроксидергических элементов в пищеварительной системе у двустворчатых моллюсков.
Описать локализацию, морфологию и природу нитроксидергических клеток и сплетений в ротовых лопастях, губах, пищеводе, желудке, пищеварительной железе и кишечнике.
Изучить особенности распределения нитроксидергических клеток в органах пищеварительной системы у разных видов двустворчатых моллюсков.
4. Исследовать сезонную динамику нитроксидергических клеток в
пищеварительной системе Crenomytilus grayanus.
Научная новизна. Впервые получены данные о наличии нитроксидергических клеток и сплетений в пищеварительной системе у двустворчатых моллюсков. Подробно описаны их распределение, локализация в пределах органа и морфологические особенности. Установлено, что пищеварительная система двустворчатых моллюсков обладает развитой единой нитроксидергической системой, включающей интра- и субэпителиальные нервные клетки, бази- и субэпителиальные нервные сплетения, а также секреторные и каемчатые клетки. Выявлены сезонные изменения плотности распределения нитроксидергических нервных элементов в пищеварительном тракте С. grayanus. Для кишечного эпителия С. grayanus установлена обратно пропорциональная зависимость между плотностью распределения NO-ергических нервных клеток и пролиферативной активностью эпителия.
Теоретическое и практическое значение работы. Полученные данные о наличии, локализации и основных морфологических характеристиках нитроксидергических клеток в пищеварительной системе двустворчатых моллюсков послужат морфологической базой для дальнейших исследований
физиологической значимости оксида азота в пищеварительной системе двустворок. Эти сведения расширяют теоретические представления о нейротрансмиттерных и нейромодуляторных системах и вносят определенный вклад в изучение фундаментальных механизмов регуляции пищеварительной системы в целом. Они дополняют представления о возникновении и распространении NO-ергической системы у филогенетически ранних групп животных. Данные о сезонных изменениях плотности распределения нитроксидергических элементов, дополняют представления о механизмах пролиферативной активности кишечного эпителия двустворчатых моллюсков. Результаты работы могут быть использованы в лекционных курсах для студентов биологических вузов.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы были представлены и доложены: на ежегодных научных конференциях Института биологии моря ДВО РАН (Владивосток, 1999, 2001, 2003); VI Европейской конференции Международного общества нейробиологии беспозвоночных "Простые нервные системы" (Москва-Пущино, 2000); IV международной конференции по функциональной нейроморфологии "Колосовские чтения-2002" (Санкт-Петербург, 2002); региональной конференции молодых ученых ДВО РАН (Владивосток, 2002); VII дальневосточной молодежной школе-конференции по актуальным проблемам химии и биологии (Тихоокеанский институт биоорганической химии ДВО РАН,
2003); Всероссийской конференции молодых ученых "Комплексные исследования и переработка морских и пресноводных гидробионтов" (ТИНРО-Центр, Владивосток, 2003); VII Пущинской школе-конференции молодых ученых "Биология - наука XXI века" (Пущино, 2003).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 121 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, выводов и списка литературы, который включает 203 наименований (из них - 161 иностранных авторов). Диссертация иллюстрирована 25 рисунками и 12 таблицами.
Благодарности. Выражаю глубокую благодарность и уважение моему научному руководителю, д.б.н., ведущему научному сотруднику А.А. Вараксину за огромную и неоценимую помощь на всех этапах планирования и выполнения работы, а также анализа полученных результатов. Особую благодарность выражаю
к.б.н. Л.В. Анниковой за практическую помощь в освоении методик и участие в обсуждении результатов исследования, д.м.н., профессору П.А. Мотавкину и к.б.н. Л.Т. Фроловой за ценные замечания и консультации. Благодарю сотрудников лаборатории цитофизиологии ИБМ ДВО РАН за. поддержку и помощь. Признательна к.б.н. Г.Г. Калининой за предоставление возможности работы на световом микроскопе Olympus BH2-RFCA модели BHS.
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов ДВО РАН ОЗ-З-Г-06-089 и 04-3-Г-06-045.
