CC BY
14
УДК 597.553.1:616.36:576 (262.81)
ИЗМЕНЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ ПЕЧЕНИ БОЛЬШЕГЛАЗОГО ПУЗАНКА ALOSA SAPOSCHNIKOWII (GRIMM, 1887) В ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ СРЕДНЕГО КАСПИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГОНАД
© 2009 г. А.К. Устарбеков, З.М. Курбанов, Д.А. Устарбекова, Т. Т. Гаджикурбанов
Прикаспийский институт биологических ресурсов Prikaspiysk Institute of Biological Resources
Дагестанского научного центра РАН, of Dagestan Scientific Centre RAS,
ул. М. Гаджиева, 45, г. Махачкала, Р. Дагестан, 367025 Gadßev 45, ШкИ^НЫ^ ^gtrntan 367025
Приводятся результаты исследований микроструктурного анализа печени большеглазого пузанка Aloso saposchnikowii (Grimm, 1887) в различные сезоны года в зависимости от состояния их гонад. Показано, что подъемы, и спады, функциональной активности и микроструктурных изменений печени и репродуктивных органов сельди совпадают по времени.
Ключевые слова: сельдь, микроструктура, печень, гонады.
The researches of the microstructural analysis ofAlosa saposchnikowii (Grimm, 1887) liver during various seasons of year depending on their gonad condition are resulted in the paper. It is shown, that rises and recessions of functional activity and microstructural changes of a herring liver in time coincide with those of reproductive members.
Keywords: herring, microstructure, liver, gonada.
Западное побережье Каспия является наиболее экологически неблагоприятным участком моря. Постоянно меняющиеся гидрологические и гидрохимические условия вынуждают гидробионтов приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям среды их обитания.
Адаптация животных происходит на уровне как целых организмов, так и клеточных и тканевых структур. Поэтому гистологическое изучение таких органов, как печень, помогает более глубокому пониманию того, насколько структурная организация паренхиматозного органа обусловлена характерными чертами экологии и
биологии животного; выяснению влияния сезонной направленности биологических процессов в организме на морфологию и структуру паренхиматозного органа.
Печень рыб - это полифункциональный орган, выполняющий в организме роль и поставщика энергетического материала для развивающихся яйцеклеток и экзо- и эндокринной железы - гепатопанкреаса. Поэтому не случайно печень рыб является объектом изучения ряда исследователей.
Так, Cester-Goves et э1. [1], изучая печень различных рыб, установили, что переход яйцеклеток к вителлоге-незу сопровождается усилением гормональной деятельности (осенью) и физиологической активности печени.
Ф.Х. Халилов [2] выявил, что при запасании жира в гепатоцитах происходит замедление таких функций, как накопление гликогена и секреция желчи.
На завершающем этапе вителлогенеза в преднерестовый период на оболочке ядра печеночных клеток появляется большое количество рибосом, что свидетельствует об их участии в накоплении белка в яйцеклетках [3].
У некоторых рыб оз. Выртсъярв накопление гликогена в печени сопровождается увеличением ее массы при снижении температуры воды до 10 - 14 °С (осенью), а расходование - при весеннем повышении температуры воды [4].
М.Г. Таликина [5], изучая динамику сезонных изменений печени леща, установила, что в вегетационный период гепатосоматический индекс имеет один максимум - в период, предшествующий нересту, а в преднерестовый - он удерживается примерно на одинаковом уровне.
Л.В Тимашева [6] показала, что в печени морской камбалы в период нереста и созревания гонад происходят изменения относительных объемов и линейных размеров клеток печени. Таким образом, показана связь между морфологическими изменениями клеток печени и генеративным циклом, происходящим в гонадах.
Различным аспектам динамики энергетического материала в печени и ее физиологической регенерации в годичном цикле их развития посвящены работы, выполненные на пресноводных, проходных [7 - 10] и морских рыбах [11].
Ю.В. Новоселова [12] отметила, что печень может чутко реагировать на изменения гидрологического и гидрохимического фонов воды. Поэтому при определенных условиях она является своеобразным биологическим индикатором экологического состояния среды обитания.
Ограниченные объемом статьи, мы не можем приводить все работы, посвященные различным аспектам изучения печени рыб. Однако и из приведенных работ ясно, что этот орган участвует во многих процессах, обеспечивающих жизнедеятельность организма.
Принимая во внимание, что до сих пор не проведены работы, посвященные изучению динамики микроструктурной организации печени каспийских сельдей, мы поставили задачу выяснить, как физиологическая регенерация го-
над в годичном цикле их развития отражается на цито-морфологии печени большеглазого пузанка в условиях западного побережья Среднего Каспия.
Материал и методики
Работа выполнена на половозрелых самках большеглазого пузанка. Материал собирали в различных районах дагестанского побережья Каспия в 2007-2008 гг. После полного биологического анализа рыб кусочки печени фиксировали в смеси спирта и формалина в соотношении 72:5. Цитоморфологию клеток печени изучали на серийных гистологических препаратах, окрашенных гематоксилином по М. Гейденгайну с предварительным протравливанием в железоаммиачных квасцах и докрашенных в спиртовом растворе эозина [13, 14]. О состоянии печени судили по количеству ядер на площади, равной 6500 мкм2, подсчет вели на различных участках органа; по диаметрам ядер гепато-цитов: у каждой рыбы высчитывали среднее значение из 30 измерений; по диаметрам печеночных вен и желчных протоков. Ядерно-плазменные отношения высчитывали как отношение диаметра ядра к диаметру гепатоцита. Гепатосоматический (ГПСИ) и гонадосо-матический (ГСИ) индексы (отношение веса соответствующего органа к массе выпотрошенной рыбы, %) определяли сразу после вскрытия рыбы, взвешивания их гонад и печени. О содержании гликогена судили по количеству оптических пустот (вакуолей) в цитоплазме гепатоцитов. Микрофотографии делали при помощи цифрового окуляра ^Р-30, установленного на микроскоп МИКМЕД-6.
Результаты исследований
В начале марта косяки сельдей скапливаются в южных районах Каспия и мигрируют на север, придерживаясь противоположного направления основных морских течений. Подобный реотаксис у сельдей объясняется тем, что течения приносят большое количество кормового субстрата и вода хорошо обогащена кислородом. После зимовки сельди находились на П-Ш стадиях зрелости гонад. С середины марта происходит подготовка к нересту. Средняя масса тела большеглазого пузанка в нашей коллекции колебалась от 93,5±2,4 до 125±3,8 г. Репродуктивные органы хорошо развиты, гонады весят в среднем 2,5±0,06 г, ГСИ составил 3,03 % (табл. 1). Печень рыб в этот период хорошо развита, имеет темно-коричневую окраску, упругую консистенцию, ГПСИ составил 2,2 %.
Таблица 1
Сезонные изменения морфометрических показателей у самок большеглазого пузанка в весенне-летний и осенний периоды
Ста-
Время наблюдений Масса тела, г Длина тела, cm дии зрелости Масса гонад, г Масса печени, г ГПСИ, % ГСИ, %
гонад
Март 95,3±2,7 21,6±1,5 II—III 2,5±0,06 1,85±0,04 2,10 3,35
Апрель 93,5±2,4 20,2±1,45 II—IV 2,7±0,09 1,87±0,06 2,30 3,20
Май 95,5±2,9 21,6±2,0 III—V 3,05±0,08 1,47±0,07 1,79 3,05
Июнь 125,6±3,8 22,2±1,9 I—II 1,5±0,09 1,55±0,06 1,40 -
Июль- 110,4±2,8 20,8±1,3 II-III 1,4±0,07 1,41±0,05 1,38 1,39
август
Октябрь- 115,2±3,0 21,4±2,6 III 2,3±0,05 1,64±0,08 1,56 2,09
ноябрь
На гистологических препаратах гепатоциты собраны в трабекулы и образуют сеть капилляров (синусои-дов), изливающих свой секрет в центральные вены (рис. 1); клетки расположены плотно, в цитоплазме наблюдается много вакуолей в виде оптических пустот, оставшихся после растворения глыбок жира в спиртах в процессе приготовления препаратов. Ядра клеток достигают 3,6 мкм (значение максимальное за весь период наших наблюдений) (табл. 2). Они округлой формы с четкими контурами, ядрышко хорошо просматривается. Ядерно-плазменное отношение - 3,7. Под ка-риолеммой видны базофильные глыбки. На контрольной площади насчитывалось в среднем 30,2 ядра. Судя по размерам просветов центральных вен и желчных протоков (79,3 и 36 мкм соответственно), печень находится в функционально активном состоянии (табл. 3).
Рис. 1. Срез печени большеглазого пузанка. Капилляры образуют густую сеть и сливаются в центральную вену. Гематоксилин - эозин. Ув. об. 10* ок. 7
С середины апреля гонады большей части рыб находились на ГУ-У стадиях зрелости. Таким образом, репродуктивная система их полностью подготовлена к нересту. Печень сельди в этот период, как и в марте, оставалась в функционально активном состоянии. ГПСИ изменился незначительно и составил 2,36 %.
Гепатоциты расположены более компактно, в цитоплазме много оптических пустот. Количество ядер на контрольной площади по сравнению с мартовскими
подсчетами увеличилось на 16 %. Это произошло за счет незначительного уменьшения размеров гепатоци-тов, а также их более компактного расположения. О физиологически активном состоянии печени свидетельствуют диаметры клеток (10,4 мкм), желчных протоков (38,2 мкм), печеночных вен (84,5 мкм), заполненных клетками крови (рис. 2). К концу мая - началу июня абсолютное большинство сельдей уже отнерестилось. В гонадах, находящихся в виде тонких тяжей темно-красного цвета с небольшим количеством остаточных половых продуктов, проходит процесс резорбции. Печень стала дряблой, цвет - сероватый, что свидетельствует о слабой циркуляции крови по органу. При цитоморфологическом исследовании оказалось, что средний диаметр клетки - 8,7 мкм; это на 17,4 % меньше, чем в середине апреля. Активная цитоплазма сосредоточена вокруг ядра, оптических пустот немного. Размер ядра уменьшился на 21 %, в результате чего количество ядер на контрольной площади увеличилось на 17,5 % (табл. 2).
Рис. 2. Печень большеглазого пузанка в период нереста. Гепатоциты небольшого размера, ядра увеличены (гематоксилин-эозин). Ув.об. 20 * ок.7
В конце лета (июль-август) основная масса сельдей нагуливалась, откочевав в северные районы Каспия. Гонады у самок находились во ГГ и ГГ-ГГГ стадиях зрелости, ГСИ все еще низкий (1,39 %). По сравнению с июньским периодом печень потеряла 10 % своего веса. Размеры клеток несколько увеличиваются, на что указывает уменьшение числа ядер на контрольной площади (29,3) (табл. 2). Клетки приобретают округлые очертания, на околоядерной оболочке - глыбки хроматина, в цитоплазме гепатоцитов оптических пустот нет. Отсутствие их в цитоплазме объясняется, видимо, тем, что накопленный за летний период запас жира у сельдей откладывался в мышцах и в около брыжжееч-ной области как необходимый энергетический материал для миграции к местам зимовки на юге Каспия.
Осенью (октябрь-ноябрь) температура воды в море понизилась до 15-17 °С. К концу этого срока наблюдалось начало осенне-зимней миграции рыб к
Таблица 2
ГПСИ и кариометрические показатели печени самок большеглазого пузанка в весенне-летний и осенний периоды
Показатель Март Апрель Май Июнь Июль-август Октябрь-ноябрь
Диаметр
ядер, мкм 3,5-6,7 5,3-6,0 4,0-6,2 4,1-5,2 4,3-5,9 5,1-5,3
Среднее 5,6 5,6 5,0 4,85 5,1 5,2
Число ядер
на контроль- 30,2 35,5 38,5 31,2 29,3 32,7
ной площади,
шт.
ГСИ, % 2,1 2,36 1,79 1,4 1,38 1,27
Таблица 3
Диаметры печеночных вен, желчных протоков и размеры гепатоцитов в печени большеглазого пузанка в весенне-летний и осенний периоды
Показатель Март Апрель Май Июнь Июль-август Октябрь-ноябрь
Диаметр печеночной 79,3 84,5 70,3 54,0 64,8 72,6
вены, мкм
Диаметр желчного 36,8 38,2 48,7 25,8 35,2 36,8
протока, мкм
Размеры гепатоцитов, 8,7 10,4 8,7 7,7 8,7 8,0
мкм
местам зимовки. В гонадах сельдей происходит вакуолизация цитоплазмы и отложение желтка (рис. 3). Эта стадия развития гонад сопровождается небольшим понижением массы печени по сравнению с летними показателями; ГПСИ - 1,27 %. Клетки печени уменьшились в размерах, а ядра гепатоцитов, напротив, увеличились, ядрышко стало хорошо заметным, в кариоплазме и вблизи кариолеммы накапливались глыбки хроматина. Число ядер на контрольной площади составило 32,7.
Рис. 3. Печень большеглазого пузанка в период нагула.
Гепатоциты увеличены, цитоплазма вакуолизирована (гематоксилин-эозин). Ув. об. 40 х ок. 10
Приведенная выше микроструктурная характеристика печени самок сельдей в конце осени указывает на то, что гепатоциты еще не достигли того уровня функциональной активности, который наблюдался в преднерестовый период, а некоторое уменьшение массы печени, видимо, связано с трофоплазматиче-ским ростом ооцитов и с тем, что энергетические запасы печени расходовались на нужды генеративного обмена.
Таким образом, у самок сельдей в периоды вител-логенеза яйцеклеток (осень) и их трофоплазмати-ческого роста (весна) отмечаются признаки усиления функциональной активности печени. Эти наблюдения согласуются [1] с тем, что активация функции печени
носит гормонально зависимыи характер и эти процессы происходят под влиянием стероидных гормонов яичника.
Отмеченные нами в преднерестовый период на кариолемме базофильные глыб-ки - не что иное как рибосомы, которые служат свидетельством синтетической активности гепатоцитов и являются необходимым фактором успешного прохождения процессов размножения.
Известное мнение о том, что запас большого количества жира угнетает функционирование ядра [15] в наших исследованиях не подтвердилось: в цитоплазме клеток печени сельдей в преднерестовый период, ядра которых имели наилучшие цито-морфологические характеристики, наблюдалось и большое количество оптических пустот, свидетельствующее о накоплении жира.
Выводы
1. Печень большеглазого пузанка, как и у многих костистых рыб, представляет собой полифункциональный орган - гепатопанкреас.
2. Гепатоциты образуют сеть сообщающихся между собой канальцев, секрет которых изливается в печеночные вены и желчные протоки.
3. Гистологическая картина и физиологические отправления печени сельдей являются отражением особенностей сезонного характера функционирования гонад.
4. Для печени большеглазого пузанка характерно накопление жировых включений в гепатоцитах в преднерестовый период и их отсутствие в летний и осенний сезоны.
Литература
1. Chester-Goves J., Bellami D., Chan D.K. Biological actions of steroid hormones in nonmammalian vertebrates // Steroids in nonmammalian vertebrates. N.Y., 1972. 504 p.
2. Халилов Ф.Х. Материалы к гистологии и гистохимии поджелудочной железы и печени костистых рыб // Вопросы ихтиологии. 1986. Т. 8, вып. 2. С. 312-317.
3. Лаугусте К.Э. О гистологии печени леща и ее сезонной и половой динамике : автореф. дис. ... канд. биол. наук. Тарту, 1970. 27 с.
4. Лаугусте К.Э., Кярнер Ю.К. Сезонная динамика ульт-растуктуры гепатоцитов леща Abramis brama L // Цитология. 1970. № 10. С. 1218-1224.
5. Таликина М.Г. Гистофизиологическое исследование печени леща Abramis brama L. и серебряного карася Carasius auratus gibelio (Bloch) (Cyprinidae) Кучурганского лимана -охладителя Молдавской ГРЭС // Вопросы ихтиологии. 1981. Т. 25, вып. 2. С. 275-282.
6. Тимашова Л.В. Сезонные изменения строения печени морской камбалы Pluronectes platessa L // Вопросы ихтиологии. 1985. Т. 25, вып. 2. С. 350-355.
7. Факторович К.А. Об особенностях жирового обмена печени некоторых видов рода Salmo в связи с различиями их биологии // Обмен веществ и биохимия рыб. М., 1967. C. 112-117.
8. Григорьев Н.И. Строение и регенерация печени после ее местного повреждения. Л., 1975. 191 с.
9. Zahnd L.P. Modifikations hepatic liees an cycle ovarien chez deu poissons ovovivipares. Xiphophorus helleri et Lebistes reticulatus // Arcy. Anat. Microsc. Et morpol. Exptl. 1969. Vol. 48. P. 2.
10. Byczkowska-Smyr W. Obserwation of the ultrastucture of the hepatic cells of burbot (Lota lota l.) // Polon. 1968. Vol. 18. P. 2.
11. Петропавловская Н.В. О стойких гистологических и цитологических признаках в строении печени рыб // Тр. Ленинградского сан.-гигиен. ин-та. Ленинград, 1967. С. 82.
Поступила в редакцию
12. Новоселова Ю.В. Патология печени рыб как индикаторы экологического состояния среды обитания // Материалы междунар. науч. конф. 9-11 июня. Ростов н/Д, 2008. С. 192-195.
13. РоймесБ. Микроскопическая техника. М., 1953. 717 с.
14. Роскин Г.И., Левинсон Л.Б. Микроскопическая техника. М., 1957. 410 с.
15. Факторович К.А. Гистофизиологический контроль за состоянием печени селекционируемой радужной форели // Изв. гос. ин-та озерного и речного рыбного хоз-ва. 1971. Т. 75. С. 104-106.
3 декабря 2008 г.
