Содержание к диссертации
Введение
Обзор литературы 8
Строение гонад иглокожих 8
Морские звезды 8
Морские ежи 10
Офиуры 11
Морские лилии 14
Голотурии 15
Изменения в гонадах иглокожих в ходе репродуктивного цикла 18
Резорбционные процессы в гонадах иглокожих 20
Морские звезды 21
Морские ежи 21
Офиуры 22
Морские лилии 24
Голотурии 25
Целомоциты иглокожих 26
Материал и методы 28
Результаты 29
Asterina pectinifera 29
Перитоиеальный эпителий 29
Перигемальный синус 32
Гемальный синус 33
Вспомогательные клетки 34
Ophiura ophiura 40
Перитоиеальный эпителий 40
Перигемальный синус 42
Гемальный синус 42
Вспомогательные клетки 45
Strongylocentrotus nudus 46
Перитоиеальиый эпителий 46
Перигемальный синус 46
Гемалы-шй синус 48
Вспомогательные клетки 50
Eupentacta fraadatrix 55
Перитонеальный эпителий 55
Гемальный синус 58
Вспомогательные клетки 60
Chiridota pellucida 64
Перитонеальный эпителий 64
Гемальный синус 67
Вспомогательные клетки 67
Apostichopus japonicus 70
Перитонеальный эпителий 70
Гемальный синус 73
Вспомогательные клетки 73
Обсуждение 76
Перитонеальный эпителий 77
Целомоциты 82
Перигемальный синус 86
Гемальный синус 87
Вспомогательные клетки 88
Резорбция гамет 94
Выводы 98
Список литературы 100
- Изменения в гонадах иглокожих в ходе репродуктивного цикла
- Целомоциты иглокожих
- Вспомогательные клетки
- Вспомогательные клетки
Введение к работе
Актуальность проблемы. При исследовании семенников иглокожих особое внимание традиционно уделяется строению и дифференцировке сперматогенных клеток. На сегодняшний день описаны ультраструктурные особенности сперматогенеза и организации зрелых сперматозоидов у представителей всех классов Echinodermata. Было показано, что для этого типа беспозвоночных характерны удивительное однообразие процесса сперматогенеза (Longo, Anderson, 1969; Atwood, 1974; Рузен-Ранге, 1980; Bickel et al., 1980; Yamashita, 1983b; Yamagata, 1988; Eckelbarger et al., 1989; Reunov, Hodgson, 1994; Реунов, 1998, 2005; Au et al., 1998, 1999; Дроздов, Иванков. 2000; Reunov, 2001) и консерватизм в организации зрелых спермиев (Longo, Anderson, 1969; Atwood, 1974; Bickel et al., 1980; Yamashita, 1983b; Buckland-Nicks et al., 1984; Yamagata, 1988; Eckelbarger et al., 1989; Реунов, Дроздов, 1991; Reunov, Hodgson, 1994; Реунов, 1998; Au et al., 1998; Дроздов, Иванков, 2000). Несмотря на исчерпывающие сведения о строении и развитии половых клеток у иглокожих, литературные данные об ультраструктурной организации соматических клеток семенников - клеток перитонеального эпителия, целомоцитов и вспомогательных клеток -фрагментарны и, зачастую, противоречивы. В некоторых случаях существование вспомогательных клеток, например, в семенниках голотурий, подвергается сомнению (Smiley et al., 1991; Smiley, 1994). Налицо серьезный пробел в знаниях о строении репродуктивных органов Echinodermata — группы, систематика которой до сих пор остается предметом дискуссий. Очевидно, необходимы дальнейшие исследования организации половых желез иглокожих. На основе некоторых литературных данных и результатов наших предварительных исследований можно предполагать, что ультраструктурные особенности организации соматических тканей семенников разных классов иглокожих обнаруживают достаточно глубокие структурные различия. Не исключено, что семенникам иглокожих присуще ранее не описанное у Metazoa сочетание глубокого структурного консерватизма сперматогенеза и «сверхразнообразия» паттернов соматических тканей. Дальнейшее исследование соматической организации семенников Echinodermata, несомненно, позволит получить материал, который будет полезен как для анализа филогенетических отношений между разными группами иглокожих, так и для
потенциального открытия ранее не описанных вариантов взаимоотношений половых и соматических клеток у многоклеточных животных.
Цель и задачи работы. Целью исследования являлось проведение сравнительного ультраструктурного анализа соматических тканей семенников иглокожих. Для достижения поставленной цели предполагалось решить следующие задачи:
1. Исследовать ультраструктурную организацию клеток перитонеалы-юго эпителия
семенников морской звезды Asterina pectinifera, морского ежа nudiis, офиуры Ophiura ophiura и голотурий Eupentacta fraudatrix, Chiridota
pellucida и Apostichopus japonicus.
2. Исследовать ультраструктурную организацию вспомогательных клеток
семенников морской звезды A. pectinifera, морского ежа S. nudus, офиуры О.
ophiura и голотурий Е. Jraudatrix, С. pellucida и A. japonicus.
3. Исследовать роль вспомогательных клеток и амебоцитов в посленерестовой
резорбции сперматозоидов у морской звезды A. pectinifera, морского ежа S. nudus,
офиуры О. ophiura и голотурий E.fraudatrix, С. pellucida и A. japonicus.
Научная новизна. Впервые описана ультраструктурная организация клеток перитонеального эпителия семенников морской звезды A. pectinifera, морского ежа S. nudus, офиуры О. ophiura, голотурий Е. fraudatrix, С. pellucida и A. japonicus. Показано, что клетки, формирующие перитонеальиый эпителий семенников исследованных видов, не являются миоэпителиалышми.
Впервые описана ультраструктурная организация вспомогательных клеток в семенниках морской звезды A. pectinifera, морского ежа S. nudus, офиуры О. ophiura, голотурий Е. fraudatrix, С. pellucida и A. japonicus. Показано, что ультраструктурная, организация вспомогательных клеток различается между классами иглокожих.
У представителей голотурий, принадлежащих к разным отрядам -Dendrochirota (Е. fraudatrix), Aspidochirota (A. japonicus) и Apoda (С. pellucida) — обнаружены различия в организации перитонеоцитов и вспомогательных клеток.
Впервые изучены процессы посленерестовой резорбции гамет у морской звезды A. pectinifera, морского ежа S. nudus, офиуры О. ophiura, голотурий Е. fraudatrix, С. pellucida и A. japonicus. Показано, что этот процесс может
осуществляться как вспомогательными клетками, так и амебоцитами, мигрирующими в просвет семенника.
Во вспомогательных клетках морского ежа S. nudus описано явление избирательной резорбции, заключающееся в формировании фагосом, содержащих либо сперматозоиды, либо остаточные тела.
Теоретическое и практическое значение работы. Полученные данные существенно расширяют имеющиеся представления о строении и функциональной активности гонад Echinodermata. Показано, что в отличие от гаметогенных клеток, демонстрирующих филогенетический консерватизм строения и дифференциации, вспомогательные клетки гонад своеобразны в каждом классе иглокожих. Сопоставление данных о структуре соматических тканей семенников с особенностями сперматогенеза позволяет глубже понять характер взаимоотношений между половыми клетками и различными группами соматических клеток в ходе дифференциации гамет у иглокожих. Детальное исследование взаимодействия половых и соматических клеток у представителей различных классов иглокожих расширяет наши знания о разнообразии моделей гаметогенез а.
Данные по морфологической организации вспомогательных клеток семенников могут быть использованы в качестве дополнительного признака в филогении иглокожих. Материалы диссертации могут быть использованы при преподавании цитологии, гистологии и биологии развития в высших учебных заведениях.
Апробация работы. Материалы диссертации были представленные на III и V региональных конференциях по актуальным проблемам морской биологии, экологии и биотехнологии студентов, аспирантов и молодых ученых ДВГУ (Владивосток, 2000, 2002); Конференции студентов, аспирантов и молодых ученых НОЦ ДВГУ «Фундаментальные исследования морской биоты» (Владивосток, 2002); Ежегодной научной конференции Института биологии моря ДВО РАРЇ (2003); Международном научном семинаре «Проблемы репродукции и раннего онтогенеза морских гидробионтов» (Мурманск, 2004); научном межлабораториом семинаре по морфологии, физиологии и биохимии ИБМ ДВО РАН, а таюке на семинарах лаборатории эмбриологии ИБМ ДВО РАН.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, результатов и их обсуждения, выводов и списка литературы (142 источника, из них 116 на иностранном языке). Объем диссертации составляет 111 страниц, работа содержит 1 таблицу, 39 рисунков.
Благодарности. Автор глубоко признателен своему научному руководителю д.б.и. А.А. Реунову за всестороннюю поддержку и неоценимую помощь в работе над
диссертацией. Я очень благодарен |академику В.Л. Касьянову) и д.б.н. В.В. Юшину за ценные советы и помощь, оказанную при написании диссертации. Огромное спасибо Д.В. Фомину за ассистирование при работе с электронными микроскопами JEOL-100S и JEM-100B, к.б.н. С.Ш. Даутову, к.б.н. О.В. Юрченко и Я.Н. Александровой за помощь, оказанную при написании работы. Отдельная благодарность профессору Т. Бартоломеусу (Т. Bartolomaeus) и сотрудникам Института биологии и зоологии Свободного университета Берлина (Institut fur Biologie - Zoologie, Freie Universitat Berlin) за помощь в сборе материала гонад офиуры Ophiura ophiura и работе с микротомом Reichert Ultracut S и электронным микроскопом Philips 100СМ.
Изменения в гонадах иглокожих в ходе репродуктивного цикла
Было показано, что в ходе развития гамет, гонады иглокожих проходят через ряд последовательных изменений в своей структуре, связанных с развитием гамет -репродуктивный цикл (Fuji, 1960а, 1960b; Patent, 1969; Гнездилова, 1971; Holland et al., 1975; Masuda, Dan, 1977; Lane, Lawrence, 1979; Вараксина, 1980; Касьянов и др., 1980; Bickel et al, 1980; Engstorn, 1980; Iwata, Yamagata, 1982; Yamashita, Iwata, 1983; Mladenov, Brady, 1987; Касьянов, 1989; Pearse, McClintock, 1990; Sewell, Bergquist, 1990; Яковлев, 1993; Byrne, 1999; Walker et al., 2001). Обычно его делят на несколько, от трех до пяти, стадий. Как правило, стадии репродуктивного цикла выделяют, основываясь на степени дифференцировки гамет (Fuji, 1960а, b; Patent, 1969; Гнездилова, 1971; Holland et al., 1975; Masnda, Dan, 1977; Worley et al., 1977; Lane, Lawrence, 1979; Вараксина, 1980; Касьянов и др., 1980; Chang-Po, Knn-Hsiung, 1981; Yamashita, Iwata, 1983; Costelloe, 1985; Mladenov, Brady, 1987; Byrne, 1999). Напротив, Никотра и Серафино (Nicotra, Serafmo, 1988) выделяют стадии репродуктивного цикла, опираясь на состояние соматических вспомогательных клеток гонад. Также существует классификация стадий репродуктивного цикла у морских ежей, предложенная Уолкером с соавторами (Walker et al., 2001, 2005), которая основана на анализе состояния одновременно половых и вспомогательных клеток. Однако следует подчеркнуть, что рост гонад у морских ежей, по мнению некоторых исследователей (Byrne, 1999; Walker et al., 1998, 2001, 2005; Garrido, Barber, 1998), отличается от роста гонад у других иглокожих. Это может быть связано с тем, что в ходе репродуктивного цикла в гонадах у морских ежей наблюдаются два клеточных цикла - цикл половых клеток и цикл вспомогательных клеток, - находящихся в обратнопропорционалы-юй зависимости (Byrne, 1999; Walker et al., 1998, 2001, 2005; Garrido, Barber, 1998).
Наиболее часто в литературе встречается разделение репродуктивного цикла иглокожих на пять стадий (Fuji, 1960а, Ъ; Patent, 1969; Holland et al., 1975; Yamashita, Iwata, 1983; Costelloe, 1985; Mladenov, Brady, 1987; Sewell, Chia, 1994; Byrne, 1999). Этими стадиями являются: посленерестовая, восстановительная, стадия роста, стадия зрелости и нерест.
Посленерестовая стадия. Кона да сильно уменьшается в размерах; просвет гонады заполнен оставшимися после нереста гаметами, которые дегенерируют и подвергаются резорбции вспомогательными клетками. Часто отмечаются многочисленные крупные складки базальной мембраны, ограничивающей гемальный синус от просвета гонады.
Восстановительная стадия. Просвет гонад полностью очищается от оставшихся после нереста гамет. Начинается формирование сперматогенных «колонок», вокруг которых располагаются развивающиеся половые клетки, направленных в просвет гонады. В яичниках оогонии подвергаются митотическим делениям и формируют первичные ооциты. Последние образуют небольшие скопления у стенки гонады. Часто отмечаются впячивания гемального синуса в просвет гонад.
Стадия роста. В гонадах наблюдается активный гаметогенез. В семенниках отмечаются хорошо развитые сперматогенные «колонки», окруженные развивающимися половыми клетками. В просвете семенников обнаруживаются зрелые сперматозоиды. Иногда наблюдается дегенерация сперматогенных «колонок». В ооцитах отмечается накопление желтка.
Стадия зрелости. Просвет семенников заполнен массой зрелых, готовых к нересту сперматозоидов. Сперматогенные «колонки» в это время полностью дегенерируют. Половые клетки ранних стадий и вспомогательные клетки располагаются тонким слоем вдоль стенки семенника. В яичниках зрелые ооциты перемещаются от стенки к просвету гонады. У морских ежей созревание ооцитов завершается в яичнике, и в просвете гонады накапливаются уже зрелые яйца. У остальных классов иглокожих зрелые яичники заполнены поздними вителогенными ооцитами, созревание которых завершается после нереста и оплодотворения
Нерест. Зрелые гаметы выбрасываются в окружающую среду. Размеры гонад сильно уменьшаются и гонады переходят в посленерстовую стадию. Вспомогателвные клетки начинают резорбцию гамет, оставшихся после нереста. Резорбционные процессы в гонадах иглокожих
Как уже говорилось ранее, все исследователи отмечают наличие в репродуктивном цикле иглокожих фаз, во время которых соматические клетки гонады фагоцитируют оставшиеся после переста гаметы (Fuji, 1960а, b; Patent, 1969; Гнездилова, 1971; Beig, Crnz-Landim, 1975; Holland et al., 1975; Masuda, Dan, 1977; Lane, L awerence, 1979; Вараксина, 1980; Касьянов и др., 1980; Bickel et al., 1980; Яковлев, 1993; Ferrand, 1983; Yamashita, Iwata, 1983; Buckland-Nicks et al., 1984; Costelloe, 1985; Nicotra, Serafmo, 1988; Касьянов, 1989; Byrne, 1989, 1999; Sewell, Chia, 1994; Walker et al., 2001, 2005). Считается, что при этом происходит очистка гонады от невыметаниых гамет и подготовка её к новому циклу гаметогенеза (Masuda, Dan, 1977; Walker, 1980, 1982; Walker et al., 2001, 2005). Кроме того, по мнению некоторых исследователей (Lane, Lawrence, 1979; Касьянов, 1989; Хотимченко и др., 1993; Яковлев, 1993), резорбция может являться одним из ключевых регуляторов гаметогенеза. Несмотря на это, ультраструктурные механизмы резорбции практически не изучены. Мало понятно, как взаимосвязаны процессы резорбции со строением половых желез. Существует несколько точек зрения на вопрос о том, какие клеточные элементы гонады принимают участие в процессе резорбции. Как уже было сказано выше, в качестве клеток, осуществляющих резорбцию, большинство авторов рассматривают вспомогательные клетки гонады (Pearse, 1965; Lane, Lawerence, 1979; Касьянов и др., 1980; Walker, 1980; Byrne, 1989, 1999; Касьянов, 1989; Хотимченко и др., 1993; Walker et al., 1998, 2001, 2005). Другой группой клеток, которая, вероятно, может принимать участие в резорбции гамет, являются амебоциты (фагоциты), которые по некоторым данным (Atwood, 1973; Касьянов и др., 1980; Shoenmakers et al., 1981) могут мигрировать в гонаду в период резорбции. Непонятно, однако, при каких условиях резорбцию осуществляют вспомогательные клетки, а при каких -фагоциты, или же эти клетки функционируют совместно. Этот, несомненно, интересный вопрос требует дальнейшего, более пристального изучения.
Целомоциты иглокожих
Имеется ряд работ, специально посвященных резорбционным процессам во время гаметогенеза у морских ежей (Beig, Craz-Landim, 1975; Masuda, Dan, 1977; Вараксииа, 1980, 1985a, б; Nicotra, Serafmo, 1988; Walker et al, 1998; Юрченко, 2004; Reunov et al., 2004a, b). Все исследователи сходятся во мнении, что посленерестовая резорбция гамет в гонадах морских ежей осуществляется соматическими вспомогательными клетками. Так, у морского ежа Strongylocentrotus intermedins, оставшиеся после нереста в гонадах самцов спермин, подвергаются резорбции вспомогательными клетками. При этом вспомогательные клетки сильно увеличиваются в размерах, заполняя просвет семенника (Вараксина, 1980, 1985а, б; Касьянов и др., 1980; Walker et al., 1998; Byme, 1999). Сходные изменения наблюдаются и в яичниках. После иереста в некоторых ацинусах остается небольшое количество невыметанных ооцитов. В ходе последующей резорбции в яичнике можно встретить их остатки и множество вспомогательных клеток с электроноплотными глобулами (Вараксина, 1980, 1985а, б; Касьянов и др., 1980). Вероятно, эти глобулы представляют собой остатки ооцитов, поглощенные вспомогательными клетками. Сходные данные приводят Никотра и Серафино (Nicotra, Serafmo, 1988) для морского ежа Paracentrotus lividus. По мнению этих авторов, вспомогательные клетки в гонадах морских ежей могут регулировать количество продуцируемых гамет посредством резорбции излишних половых клеток. К сожалению, авторы {Nicotra, Serafmo, 1988) не описывают клеточных механизмов резорбции гамет вспомогательными клетками. Также не приводят описаний клеточных механизмов посленерестовой резорбции и Уолкер с соавторами (Walker et al., 1998, 2001, 2005) для морского ежа S. droebachiensis.
Несколько лучше изучено посленерестовой резорбции гамет у морского ежа Anthocidaris crassispina (Masuda, Dan, 1977; Reunov et al., 2004a, b). Было показано, что посленерестовая резорбция невыметанных гамет осуществляется вспомогательными клетками. В ходе этого процесса, в цитоплазме вспомогательных клеток наблюдается избирательная резорбция фагоцитированного материала и формирование фагосом двух типов: фагосом, содержащих только сперматозоиды, и фагосом, содержащих только резидуальные тела. В ходе последующей деструкции фагосом, последние преобразуются в электронопрозрачиые вакуоли, которые сжимаются цитоплазмой вспомогательных клеток (Reunov et al, 2004а, b).
Процесс посленерестовой резорбции у офиур был описан у нескольких видов (Patent, 1969; Yamashfta, 1983а; Buckland-Nicks et al., 1984; Byme, 1989, 1994, 1999; Hendler, 1991). Авторы этих работ рассматривают вспомогательные клетки офиур как подвижные фагоциты. В ходе посленерестовой резорбции они заключают в себе остаточные половые клетки различных стадий развития. Исследователи также отмечают, что после сезона нереста яичники сморщиваются, а в просвете гонады накапливаются клетки, фагоцитирующие оставшиеся ооциты. Невыметанные поздние вителлогенные ооциты обычно лизируются, изливая свое содержимое в просвет яичников (Byrne, 1994). К сожалению, то, как происходит процесс лизиса ооцитов, этот автор не описывает.
Подобные же сведения приводятся Патент для офиуры Gorgonocephalus caryi (Patent, 1969). Она описывает массивные резорбционные процессы в посленерестовых гонадах этой офиуры. В это время яичники G. caryi заполнены дегенерирующими невыметанными ооцитами; в семенниках останавливаются процессы сперматогенеза, и исследователь может наблюдать только сперматозоиды и сперматоциты (Patent, 1969). Остатки дегенерировавших ооцитов наблюдаются во вспомогательных клетках, которые окружают просвет гонады.
Как и другие иглокожие, офиуры производят чрезмерное количество ооцитов. Существует мнение, что избыточные ооциты у офиур выполняют функцию запасания питательных веществ для развивающихся ооцитов (Byrne, 1994; Patent, 1969). Такие лишние ооциты на разных стадиях развития фагоцитируются соматическими вспомогательными клетками. Соматические клетки, вовлеченные в оосорбцию, являются либо прикрепленными, либо амебоидными клетками, свободно перемещающимися по просвету яичника. У видов с продолжительным репродуктивным циклом, как О. paucispina, оосорбция наблюдается одновременно с оогенезом, фагоцитирование происходит рядом с развивающимися ооцитами (Byrne, 1994). Фагоцитарные клетки содержат липидные капли и остаточные тела, заполненные дегенерирующим желтком. Фолликулярные клетки О. paucispina, видимо, выполняют фагоцитарную функцию, поглощая абортивные ооциты на ранних стадиях развития. Напротив, у G. сшуі (Patent, 1969) такие ооциты наблюдаются только после нереста и, предположительно, в период нереста, но не в течение всего года. Фагоцитоз же этих остаточных ооцитов осуществляется фагоцитарными клетками гонады (Patent, 1969). Вспомогательные клетки поэтому выполняют несколько функций - от опоры ооцитов до их резорбции. Видимо эти многофункциональные клетки, являются разновидностью амебоидных фагоцитов из просвета гонады (Byrne, 1994).
Хейнзеллер и Велш (Iieinzeller, Welsch, 1994) отмечают что, по крайней мере на некоторых стадиях репродуктивного цикла морских лилий, вспомогательные клетки как семенников, так и яичников проявляют четко выраженную фагоцитарную активность. Например, у Oxycomanthus japonicus, гаметогенез начинается с короткой фагоцитарной фазы, в течение которой вспомогательные клетки поглощают оставшиеся после нереста гаметы (Heinzeller, Welscli, 1994). Холланд с соавторами показали, что после нереста в семеннике Comanthus japonica в течение нескольких недель происходит разрушение невыметанных сперматозоидов, а их остатки фагоцитируются соматическими вспомогательными клетками (Holland et al., 1975). Кроме того, вероятно, что происходит фагоцитирование половых клеток более ранних стадий, оставшихся после нереста. По окончании фагоцитарной фазы в гонаде нельзя обнаружить никаких половых-клеток, даже сперматогониев (Holland et al., 1975).
Похожие сведения приводит Младенов (Mladenov, 1986) для Florometra serratissima, описывая дегенерацию невыметанных ооцитов. Автор говорит о том, что остатки дегенерировавших половых клеток скапливаются перед вспомогательными клетками, и в дальнейшем фагоцитируются ими. При этом вспомогательные клетки из кубических становятся низко цилиндрическими (Mladenov, 1986). Бикель с соавторами (Bickel et al., 1980), рассматривают вспомогательные клетки семенников этого вида морских лилий как клеточные элементы, которые принимают участие в посленерестовой резорбции сперматозоидов. По мнению этих исследователей, одной из характерных черт вспомогательных клеток морских лилий является наличие многочисленных фагосом, а также продуктов их деструкции в цитоплазме.
Вспомогательные клетки
Морфологически перитонеоциты у исследованных видов, за исключением голотурии Е. fraudatrix, представляют собой уплощённые эпителиальные клетки, соединенные между собой при помощи десмосом (Рис. 37). Их форма варьирует от чешуйчатой у О. ophiura до кубической у A. pectinifera. Напротив, перитонеоциты голотурии Е. fraudatrix это очень крупные, имеющие колончатую форму клетки (Рис. 37). Их цитоплазма заполнена большим количеством гликогена, многочисленными липидными каплями и электроноплотными глобулами различного размера. Сходную организацию имеют и перитонеоциты гонад у других голотурий, принадлежащих, как и Е. fraudatrix, к отряду Dendrochirota - С. frondosa (Krishnan, Dale, 1975), Aslia lefevrei (Costelloe, 1985), E. quinquesemita, Psoitis chitinoides, С. libricata, С. miniata, (Eckelbarger, Young, 1992) и С. japonica (Reunov et al., 1994). К сожалению, природа электроноплотных глобул, обнаруженных в перитонеоцитах неясна. Можно предположить, что они являются запасом питательных веществ для развивающихся половых клеток, или всего организма. В частности, подобное предположение было сделано для перитонеоцитов гонад голотурий A. lefevrei (Costelloe, 1985), P. chitinoides, E. quinquesemita, C. libricata, C. miniata, (Eckelbarger, Young, 1992), C. japonica (Reunov et al., 1994) и С. frondos a (Krislman, Dale, 1975). По мнению последних авторов (Krishnan, Dale, 1975), клетки перигонеального эпителия С. frondosa способны поглощать растворенные питательные вещества из целомической жидкости и запасать их в своей цитоплазме в виде глобул, которые в дальнейшем могут быть использованы на нужды развивающихся гамет. Однако непонятно, расходуются ли содержащиеся в перитонеоцитах этих голотурий глобулы в ходе репродуктивного цикла или нет. Согласно данным Костелло (Costelloe, 1985), по мере прохождения гаметогенеза и заполнения просвета гонады зрелыми гаметами, у голотурии A. lefevrei происходит постепенное уменьшение толщины перитонеального эпителия гонад. Это, по мнению автора, может быть связано с деструкцией электроноплотных глобул в цитоплазме перитонеоцитов и передачей содержавшихся в них веществ из перитонеоцитов к развивающимся гаметам (Costelloe, 1985). Однако, данные других исследователей (Krishnan, Dale, 1975; Eckelbarger, Young, 1992; Reunov et al., 1994) и наши собственные наблюдения свидетельствуют, что в ходе репродуктивного цикла не наблюдается изменения относительных размеров клеток перитонеального эпителия или количества содержащихся в них глобул. По нашему мнению, вопрос запасания питательных веществ для развивающих половых клеток у иглокожих требует дальнейших исследований с привлечением гистохимических и иммунохимических методов.
В тоже время хорошо развитые аппарат Гольджи и шероховатый эидоплазматический ретикулум могут являться косвенным свидетельством возможной секреторной активности перитонеоцитов гонад E.fraudatrix. Еще одним свидетельством в пользу этого предположения может служить наличие в цитоплазме перитонеоцитов гоиад крупных скоплений электронопрозрачных вакуолей. Подобные скопления электронопрозрачных вакуолей ранее были обнаружены в клетках слизистых желез у морской звезды , stellifera (Souza Santos, 1966, 1968) и у турбеллярии Urastoma cyprinae (Bataller et al., 2003). Как правило, подобные скопления вакуолей у Е. fraudatrix обнаруживаются в апикальной части клеток. В базальной части так лее отмечаются морфологически сходные скопления электронопрозрачных вакуолей, но гораздо меньшего размера. Похожие скопления электроноплотных вакуолей были обнаружены ранее в цитоплазме перитонеоцитов у голотурий С. lubrica и С. miniata (Eckelbarger, Young, 1992). Эти исследователи рассматривают подобные скопления электронопрозрачных вакуолей как секрет, продуцируемый перитонеоцитами. Однако, характер содержимого, и, соответственно, вероятного секрета, подобных электронопрозрачных вакуолей неизвестен. У других исследованных нами видов иглокожих в цитоплазме перитонеоцитов не обнаружено ни скоплений электронопрозрачных вакуолей, схожих с таковыми у Е. fraudatrix, ни крупных электроноплотных глобул.
Характерной особенностью перитонеоцитов A. pectinifera и Е. fraudatrix являются скопления предположительно промежуточных филаментов, формирующие вытянутые по большей оси клетки волокна. У A.pectinifera такие волокна вытянуты по оси близкой к базально-апикальной, а у Е. fraudatrix по баз ал ы-ю- апикальной оси клетки. Иногда можно отметить слабую поперечную исчерченность этих волокон. Роль этих волокон не совсем ясна. Можно предположить, что они выполняют опорную функцию, образуя своеобразный «скелет» клетки. Подобные волокна также были ранее отмечены в различных тканях иглокожих, например, в эпителии целомических каналов у голотурии ParasUchopus californicus (Shinn et al., 1990), в поддерживающих клетках нейроэпителия в радиальном нервном тяже морского ежа Mespilia globulus (Markel, Roser, 1991), в поддерживающих клетках эпидермиса некоторых морских звезд (Chia, Koss, 1994) и в клетках эпидермиса у голотурий Н. forskaii (Bouland et al., 1982) и Thyone briareus (Menton, Eisen, 1970). По мнению последних авторов, такие волокна могут являться либо тоиофиламентами, либо микрофиламентами. Сходного мнения также придерживаются Шипи с соавторами (Shinn et al., 1990). Однако, Маркел и Росер (Markel, Roser, 1991) рассматривают подобные волокна как скопления промежуточных филаментов. Кроме того, у голотурии C.frondosa были отмечены скопления микротрубочек, которые расположены вдоль плазматической мембраны перитоиеоцитов гонад (Krishnan, Dale, 1975). К сожалению, последние авторы никак не интерпретируют эти скопления микротрубочек, обнаруженные ими в перитонеоцитах С. frondosa. В дополнение можно сказать, что, по мнению некоторых исследователей (Bouland et al., 1982), подобные волокна могут быть сократимыми, однако, этот вопрос нуждается в дополнительных исследованиях.
Мышечные волокна, отмеченные в перитоиеальном эпителии всех исследованных нами голотурий, не были обнаружены в перитонеуме у А. pectinifera, S. nudiis и О. ophiura. Кроме того, в перитоиеальном эпителии этих видов нами не было отмечено и миоэпителиальных клеток. Это представляет интерес, поскольку считается, что в перитонеальном эпителии гонад морских звезд (Walker, 1979, 1982; Chia, Walker, 1991; СЫа, Koss, 1994) и офиур (Byrne, 1989, 1994; Hendler, 1991) перитонеоциты являются миоэпителиальными клетками, либо, в дополнение к перитонеоцитам, присутствуют миоэпителиальные клетки. Предполагается, что миоэпителиальные клетки, формирующие перитонеальный эпителий, отвечают за сокращение стенки гонады во время нереста, что способствует выбросу зрелых гамет (Walker, 1974, 1975, 1979, 1982; Chia, Koss, 1994). В тоже время, ряд исследователей (Shoenmakers el al., 1981; Pearse, Cameron, 1991) описывая перитонеальный эпителий, гонад морских звезд и морских ежей не отметили в нем миоэпителиальных клеток. Следует отметить, что столь противоречивые данные о наличии миоэпителиальных клеток в перитонеальном эпителии гонад у иглокожих зачастую приводятся для близких в систематическом отношении видов. Так, по данным Уолкера (Walker, 1974, 1975, 1979, 1982) в перитонеальном эпителии , vulgaris перитонеальный эпителий гонад сформирован как из эпителиальных, так и из миоэпителиальных клеток. Напротив, по данным Шоенмакерс с соавторами (Shoenmakers et al., 1981) в перитонеальном эпителии морской звезды A. rubens миоэпителиальные клетки отсутствуют.
Вспомогательные клетки
Практически все исследователи соглашаются с тем, что вспомогательные клетки иглокожих способны к фагоцитозу (Walker, 1980, 1982). Об этом даже свидетельствует одно из названий вспомогательных клеток гонад морских ежей -питающие фагоциты (Walker, 1982; Walker et al.. 1998, 2001, 2005). Считается, что по прохождении нереста, вспомогательные клетки осуществляют процесс послеиерестовой резорбции гамет. При этом происходит очистка гонады от невыметанных гамет и подготовка к новому циклу гаметогенеза. Материал, накопленный в невыметанных гаметах, запасается для следующего цикла гаметогенеза. Некоторые исследователи даже рассматривают резорбцию как один из регуляторов гаметогенеза (Lane, Lawerence, 1979; Хотимченко и др., 1993). По их мнению, без прохождения послеиерестовой резорбции гамет не может начаться новый цикл гаметогенза. К сожалению, вопросы послеиерестовой резорбции в гонадах иглокожих изучены слабо. Проведенные нами ультраструктурные исследования гонад морского ежа S. nudus морской звезды A. pectinifera и голотурии Е. fraudatrix показали, что возможны различные способы резорбции невыметанных гамет. Согласно нашим данным, у морского ежа S. nudus, посленерстовую резорбцию невыметанных сперматозоидов осуществляют вспомогательные клетки. В ходе этого процесса в цитоплазме вспомогательных клеток происходит формирование фагосом двух типов - фагосомы, содержащие только сперматозоиды, и фагосомы, содержащие только остаточные тела. Ранее подобный феномен был описан нами во вспомогательных клетках морского ежа Anthocidaris crassispina (Reunov et al., 2004a, b), где так же наблюдается избирательная резорбция невыметанных сперматозоидов. Ни во вспомогательных клетках Е. fraudatrix, ни в амебоцитах у A. pectinifera подобной «сортировки» фагоцитированного материала отмечено не было. В ходе резорбции сперматозоидов у этих видов формируются фагосомы, которые содержат как сперматозоиды, так и остаточные тела. Однако, ограниченное количество ультраструктурных исследований послеиерестовой резорбции гамет у беспозвоночных и позвоночных не позволяет- судить о распространенности избирательной резорбции у других животных. По имеющимся в литературе данным, в процессе резорбции сперматозоидов у других групп беспозвоночных формируются фагосомы, содержащие как сперматозоиды, так и остаточные тела . Такие данные приводятся для моллюсков (Btickland-Nicks, Chia, 1976, 1986; Dorange, le Pennec, 1989; Ituarte, 1997), иглокожих (Вараксина, 1980, 1985a, б) и асцидий (Liitzen, J0rgensen, 1997). Значение «сортировки» фагоцитированного материала в ходе посленерестовой резорбции во вспомогательных клетках морских ежей неясно. В литературе термином «избирательный фагоцитоз» описывается избирательное распознавание и удаление дефектных сперматозоидов в семенниках млекопитающих (Sutovsky et al., 2001). Можно предположить, что избирательная резорбция является более эффективным путем утилизации веществ, содержащихся как в сперматозоидах, так и в остаточных телах. Еще одной особенностью вспомогательных клеток морского ежа S. nudus является то, что по прохождении резорбции, в них не начинаются процессы уменьшения размеров, отмеченные нами во вспомогательных клетках морского ежа A. crassispina (Reimov et al., 2004a, b). С чем могут быть связаны подобные различия в функционировании вспомогательных клеток у морских ежей, остается непонятным.
Иной способ посленерестовой резорбции демонстрирует морская звезда А. pectinifera. Процесс посленерестовой резорбции у этого вида осуществляется ие вспомогательными клетками, а мигрирующими в просвет семенника амебоцитами. Вспомогательные клетки в ходе резорбции остаются близ базалы-юй мембраны среди половых клеток. По прохождении резорбции, амебоциты покидают гонаду, мигрируя через базальную мембрану в гемальный синус. Можно предположить, что в семенниках A. pectinifera происходит своеобразное разделение функций между вспомогательными клетками и амебоцитами. Первые осуществляют поддержку половых клеток от формирования сперматогенных «колонок» до синтеза стероидов (Walker, 1980, 1982; Chia, Koss, 1994), вторые - очистку гонады от невыметанных гамет в послеиерестовый период. Подобный способ резорбции отличен от того, который был описан ранее в семенниках морской звезды А. vulgaris (Walker, 1980, 1982). По мнению Уолкера (Walker, 1980, 1982) по прохождении сперматогенеза, вспомогательные клетки, которые формируют основу сперматогенных «колонок», дают начало подвижным фагоцитирующим клеткам, обнаруживаемым в просвете семенника. Эти клетки осуществляют резорбцию невыметанных гамет, очищая гонаду и подготавливая ее к новому циклу сперматогенеза. По окончании часть фагоцитирующих клеток мигрирует к базальной мембране, возвращаясь к «структурной» функции, где они вновь принимают участие в формировании сперматогениых «колонок» (Walker, 1980, 1982). Подобный способ резорбции невыметанных гамет описывает Новикова (1978) для A. amurensis и Касьянов с соавторами (1980) для Aphelasterias japonica. Сопоставление наших данных с данными других авторов (Новикова. 1978; Касьянов и др., 1980; Walker, 1980, 1982) позволяет предположить, что у морских звезд существуют различные механизмы очистки гонад от невыметанных гамет.
У голотурии Е. frmidatrix процесс посленерестовой резорбции осуществляется как вспомогательными клетками, так и амебоцитами, обнаруженными в просвете семенников. Можно предположить, что у Е. fraudatrix резорбция невыметанных гамет осуществляется по смешанному пути, вовлекая как механизмы, характерные для S. nudus (резорбция невыметанных спермиев вспомогательными клетками), так и для A. pectinifera (резорбция невыметанных гамет мигрирующими в просвет семенника амебоцитами).
Не совсем ясно, принимают ли вспомогательные клетки О. ophiura, А. japonicus и С. pellucida участие в посленерестовой резорбции гамет. В цитоплазме этих клеток нами не было обнаружено фагоцитированных спермиев. По имеющимся в литературе данным (Yamashita, 1983а, Ъ). у офиур посленерестовую резорбцию сперматозоидов выполняют амебоидные клетки, обнаруживаемые в просвете семенника. Неясно только происхождение этих клеток - являются эти клетки вспомогательными, либо же это мигрировавшие в просвет семенника амебоциты. Данные о резорбции в гонадах голотурий отрывочны. Согласно работе Дроздова с коллегами (Дроздов и др., 1986), во вспомогательных клетках А. japonicus отмечаются фагосомы со спермиями. Однако, нами не было отмечено фагосом в цитоплазме вспомогательных клеток у этой голотурии. В тоже время, мы обнаружили в просвете семенников A. japoniciis амебоциты, в цитоплазме которых содержатся фагоцитированные гаметы. Это позволяет предположить, что, по крайней мере, одной из групп клеток, принимающих участие в резорбции гамет у A. japonicus., являются амебоциты.
