Нитроксидергические клетки в пищеварительной системе у двустворчатых моллюсков тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.25, кандидат биологических наук Пименова, Евгения Александровна

• Пименова, Евгения Александровна
• кандидат биологических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Пименова, Евгения Александровна

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Питание и пищеварение двустворчатых моллюсков

1.2. Анатомия пищеварительной системы двустворчатых моллюсков

1.3. Клеточный состав эпителиев органов пищеварительной системы двустворчатых моллюсков

1.4. Регуляторные клетки в составе кишечного эпителия

1.5. Химическая специализация регуляторных клеток

1.6. Оксид азота

1.7. Ферменты синтеза оксида азота

1.8. Механизм образования оксида азота при участии NO-синтазы

1.9. Механизмы действия оксида азота

1.10. Оксид азота и его роль в пищеварительной системе позвоночных и беспозвоночных животных

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

2.1. Объекты исследования -

2.2. Морфологические методы

2.3. Гистохимические методы

2.4. Исследование сезонной динамики NADPH-диафораза-положительных клеток в пищеварительной системе Crenomytilus grayanus

2.5. Морфометрические методы

3. РЕЗУЛЬТАТЫ

3.1. NADPH-диафораза-положительные клетки и сплетения в органах питания двустворчатых моллюсков

3.1.1. Ротовые лопасти

3.1.2. Губы

3.2. NADPH-диафораза-положительные клетки и сплетения в органах пищеварения двустворчатых моллюсков

3.2.1. Пищевод

3.2.2. Желудок

3.2.3. Пищеварительная железа

3.2.4. Кищечник

3.2.4.1. Средняя кишка

3.2.4.1.1. Начальный отдел средней кишки

3.2.4.1.2. Средняя кишка

3.2.4.2, Задняя кишка

3.3. Количественная оценка NADPH-диафораза-положительных клеток в пищеварительной системе Crenomytilus grayanus в разное время года

4. ОБСУЖДЕНИЕ

ВЫВОДЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Нитроксидергические клетки в пищеварительной системе у двустворчатых моллюсков»

Актуальность проблемы. К настоящему времени известно, что оксид азота синтезируется ферментативным путем и действует как универсальный эндогенный регулятор клеточного и тканевого метаболизма у позвоночных и беспозвоночных животных. Распределение ферментов синтеза N0 и его физиологическое 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). NO регулирует деятельность органов дыхания, выделительной и половой систем, влияет на функционирование секреторных клеток и тканей, вовлечен в процессы синаптической пластичности. В сосудистой системе N0 расслабляет гладкую мускулатуру. Оксид азота регулирует иммунные реакции, выступая в качестве одного из эффекторов клеточного иммунитета.Накапливаются данные о регуляторной роли N0 в механизмах экспрессии генов и биосинтезе белков.У беспозвоночных значение оксида азота изучено в значительно меньшей степени, однако показано, что N0 участвует в нейротрансмиссии и нейромодуляции, регулирует мышечную активность и пищевое поведение, респираторную и репродуктивную функции, контролирует солевой и водный баланс, участвует в механизмах иммунологической защиты организма, в клеточной пролиферации и дифференцировки (Martinez, 1995; Jacklet, 1997; Colasanti, Venturini, 1998; Lewin, Walters, 1999; Annikova et al, 2001; Torreilles, Guerin, 2001; Katzoff et al., 2002; Licata et al., 2002, 2003).Доказана многогранная роль оксида азота в физиологии пищеварительных функций у высших (Schleiffer, Raul, 1997; Jourd'heuil et al., 1999; Hansen, 2003a, b, c; Takahashi, 2003; Shah et al, 2004) и низших позвоночных животных (Li et al., 1993, 1994; Li, рщпезз, 1993; Bruning et al, 1996; Olsson, Karila, 1997; Lamanna et al, 1999; Olsson, Gibbins, 1999; Holmberg et al, 2003). Показано участие NO в регуляции перистальтики всех органов желудочно-кишечного тракта. N0 контролирует кровяной ток, экзокринную и эндокринную секреции, принимает участие в защитных механизмах. Нарушения экспрессии нейрональной N0синтазы приводят к появлению различных заболеваний желудочно-кишечного тракта, в частности, расстройство пищеварения, колиты и другие заболевания (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 N0 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 et al, 2000). Вероятно, оксид азота 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.2. Описать локализацию, морфологию и природу нитроксидергических клеток и сплетений в ротовых лопастях, губах, пищеводе, желудке, пищеварительной железе и кишечнике.3. 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 Crenomytilus gray anus. Для кишечного эпителия gray anus установлена обратно пропорциональная зависимость между плотностью распределения нитроксидергических 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 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 инстит5п: 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., ведуш;ему научному сотруднику А.А. Вараксину за огромную и неоценимую помош;ь 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.

Заключение диссертации по теме «Гистология, цитология, клеточная биология», Пименова, Евгения Александровна

1. Впервые в пищеварительной системе двустворчатых моллюсков выявлены гетероморфные нитроксидергические клетки и нервные сплетения. Их наличие и плотность распределения имеют видовую специфичность.2. Установлено, что пищеварительный тракт двустворчатых моллюсков обладает единой нитроксидергической нервной системой, которая образована интра- и субэпителиальными нейронами, бази- и субэпителиальными нервными сплетениями.3. Нитроксидергические нейроны и/или нервные сплетения у Crenomytilus grayanus. Modiolus modiolus, Mytilus coruscus, Glycymeris yessoensis, Crassostrea gigas, Ruditapes philippinarum, Callithaca adamsi, Mactra chinensis присутствуют во всех органах пищеварительной системы; у Anadara broughtoni. Area boucardi, Peronidia venulosa, Spisula sachalinensis - преимущественно в губах, пищеводе и кишечнике; у Swiftopecten swifti, Mercenaria stimpsoni, Муа japonica - в основном в желудке и кишечнике; у Mizuchopecten yessoensis - в губных выростах.4. Наиболее распространены в органах пищеварительной системы интраэпителиальные нитроксидергические биполярные нейроны. Их доля в отделах не превышает 1.42% от общего количества эпителиоцитов. У Crenomytilus grayanus, Modiolus modiolus, Mactra chinensis присутствуют единичные субэпителиальные нитроксидергичесьсие уни-, би-, реже, мультиполярные нейроны.5. Нитроксидергические секреторные клетки у Mytilidae найдены в ротовых лопастях, губах и пищеводе, у Glycymeris yessoensis - в пищеводе, у Crassostrea gigas - в ротовых лопастях. В пищеварительной железе у Mytilidae, Veneridae, Mactridae, Myidae NO-синтаза содержится в каемчатых эпителиоцитах вводного канала главных и вторичных протоков; у Ruditapes philippinarum, Mactra chinensis, Spisula sachalinensis - и в эпителиальных клетках пищеварительных трубочек.6. Установлены сезонные количественные изменения нитроксидергических нервных клеток и сплетений в органах пищеварительного тракта Crenomytilus grayanus. Их наибольшее количество отмечено в начале апреля, конце августа, конце сентября, наименьшее - в начале марта и конце апреля.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Пименова, Евгения Александровна, 2004 год

1. P. 336-338. Colasanti M., Venturini G. Nitric oxide in invertebrates // Mol. Neurobiol. 1998. V.