CC BY
58
Фауна, морфология, систематика паразитов
УДК 619:616.995.122-076.4
МИКРОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И ГИСТОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ Stichorchis subtriquetrus (RUDOLPHI, 1814) LUHE, 1909 (PLATHELMINTHES, TREMATODA)
Н.С. МАНИКОВСКАЯ кандидат биологических наук Л.В. НАЧЕВА доктор биологических наук
Кемеровская государственная медицинская академия,
650029, г. Кемерово, ул. Ворошилова, 22а, тел. 8(3842) 62-58-76, e-mail: [email protected]
Установлено, что пищеварительная система Stichorchis subtriquetrus характеризуется сложным строением: имеет развитую ротовую присоску, видоизмененный фаринкс, пищевод с мощными мышечными стенками и толстыми слизистыми выстилками, разнообразные секреторные железы, выраженные микроворсинки кишечного эпителия со смешанным типом секреции и секреторно-трофические клетки -энтеротрофоциты вокруг кишечника.
Ключевые слова: Stichorchis subtriquetrus, пищеварительные железы, микроворсинчатый эпителий, пищеварение, микроморфология, гистохимия.
Питание в системе «паразит-хозяин» - это чрезвычайно широкое понятие, которое является неотъемлемой частью обмена веществ и адаптивности двух биологически разных видов. Оно включает целый ряд морфофизиологи-ческих составляющих: способ захвата и потребления пищи, особенности механизмов ее поступления, характер пищевых компонентов, видовой состав симбионтов, а также процессов переваривания, всасывания и усвоения питательных веществ. При характеристике особенностей питания любого паразита нужно учитывать особенности влияния среды 1 и 2-го порядков. При существовании паразита в организме хозяина важен физиологический аспект, который отражает биохимический состав трофического материала, способы его потребления и преобразования, а также возникновение коадаптивных или антагонистических трофических связей. В то же время на паразита косвенно воздействуют условия среды существования хозяина, поэтому не менее значим экологический аспект, который характеризует видовой состав пищи хозяина и ее энергетическую ценность, распределение пищевых ресурсов и их сезонную динамику.
У бобров (Castor fiber) паразитирует свыше 30 видов гельминтов, относящихся к классам трематод, цестод, нематод и акантоцефалов. Однако наиболее часто встречающимся гельминтом, называемым «бобровым глистом» и локализующимся в слепой кишке бобров, является Stichorchis subtriquetrus, зараженность которым может достигать 80 % популяции этих растительноядных млекопитающих и численности в одном организме до 2 тыс. экз. [11].
Пищевой рацион бобров, в основном, включает кору и ветки мягких пород деревьев (осина, ива, тополь и др.). Растительный корм, в отличие от
животного, содержит большой процент структурных углеводов, в том числе целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин, а также характеризуется небольшим содержанием белка, бедным аминокислотным составом и низкой концентрацией жиров [6]. Все компоненты тканей животных, потребляемых в пищу, легко перевариваются с помощью эндогенных ферментов, тогда как основной структурный компонент растений - клетчатка - у большинства животных не расщепляется под действием пищеварительных соков из-за отсутствия у них фермента целлюлазы [14]. У бобров в слепой кишке и верхнем отделе толстого кишечника обитают бактерии и простейшие, вырабатывающие необходимый фермент, который воздействует на 1,4-(3-гликозидные связи указанного полисахарида и частично расщепляет его до мономерных соединений, способных сбраживаться и усваиваться организмом.
Целью настоящей работы было изучение морфологических и гистохимических особенностей пищеварительной системы марит &1скотсЫ$ subtriquetrus и выявление зависимости механизмов питания данного паразита в связи с его локализацией в слепой кишке бобра.
Материалы и методы
Трематод Stichorchis subtriquetrus (Rudolphi, 1814) собирали из слепой кишки бобров при вскрытии животных. Паразитов фиксировали в 70%-ном спирте и 10%-ном нейтральном формалине. После фиксации материал обезвоживали в спиртах восходящей концентрации, проводили через смесь хлороформа и 100%-ного спирта (в соотношении 1 : 1) и выдерживали в двух порциях чистого хлороформа по 10-15 мин. Материал пропитывали смесью хлороформа и парафина в термостате при 37 °С в течение 12-18 ч, потом парафином при 56 °С в течение 30-45 мин и заливали в парафин с добавлением воска. Срезы толщиной 5-7 мкм окрашивали гематоксилином, Карацци-эозином, по Маллори, азур-эозином по Романовскому-Гимза. Из гистохимических методов использовали реакцию Фельгена для выявления ДНК, метод сулема-бромфеноловый синий по Бонхегу (БФС) для выявления белков, ШИК-реакцию по Мак-Манусу для обнаружения гликогена и гликопротеи-дов, окраску суданом черным В (СЧ) для выявления липидного компонента; гликозаминогликаны определяли с помощью толуидинового и альцианового синего (ТС и АС) [1].
Результаты и обсуждение
Марита X subtriquetrus имеет достаточно крупные размеры (длина 4-12 мм, ширина 1,4-4,2, толщина 0,85-2,25 мм) и является дистомным организмом.
Результаты проведенных нами исследований показали, что ротовая присоска & subtriquetrus ^ = 1,0-1,5 мм) располагается апикально, имеет хорошо развитые мышцы, слабо выраженные, слепо замкнутые дивертикулы и сфинктер у переднего конца. Дно ротовой присоски представляет собой фа-ринкс (0,8-1,4 X 0,4-1,4 мм), за которым следует короткий пищевод длиной 0,4-1,2 мм. Стенка ротовой присоски и фаринкса имеет тегументарную выстилку. В пищеводе хорошо выражена слизистая оболочка, которая проявляет бромфенолофилию и положительно окрашивается при ШИК-реакции (рис. 1).
Вокруг пищевода располагаются многочисленные одиночные клетки колбообразной формы с длинными протоками, показывающие положительную бромфенолофилию, толуидинофилию и отрицательную ШИК-реакцию. По периферии этих клеток и ближе к концу пищевода находятся железы, представляющие собой группу из 4-6 клеток конической формы, плотно прилегающих друг к другу, без выводного протока. Клетки характеризуются гомогенно окрашенной цитоплазмой, насыщенной суммарными белками. Вокруг желез располагается интерстициальная ткань, образующая плотный контакт со стенкой пищевода и соединяющая железы с паренхимными клетками и лимфатическими сосудами в единое целое (рис. 2). По периферии секре-
торных клеток лежат крупные нервные клетки без отростков, обладающие четкой сетевидной цитоплазмой, напоминающие секреторные нейроны, богатые белками.
Рис. 1. Фрагмент переднего отдела
тела ЪИсЪогсЫз suЪtriquetrus (микрофото, увел. 7x8. ШИК-реакция по Мак-Манусу)
Рис. 2. Пищеварительные железы вокруг стенки пищевода X
suЪtriquetrus (микрофото, увел. 7 х 20. Окраска по Маллори)
Сф - сфинктер ротовой присоски; РП - ротовая присоска; П - пищевод; ПЖ - пищеварительные железы; ПХ - паренхима; ПМ - пищевой материал; ВП - выстилка пищевода; МЖ - многоклеточные железы
Пищевод ведет в кишечную арку, переходящую в 2 кишечные ветви шириной до 1 мм, которые располагаются ближе к дорсальной поверхности и латерально тянутся вдоль тела, слепо заканчиваясь у его заднего конца.
Кишечник стихорхов выстлан однослойным микроворсинчатым эпителием. Клетки эпителия плотно прилегают друг к другу и границы между ними не определяются в световом микроскопе, поэтому образуется цельный эпителиальный пласт. Эпителий кишечника четко разграничивается на базаль-ную и апикальную части. Последняя представлена многочисленными микроворсинками, которые образуют густую щеточную кайму (рис. 3). За счет этого, апикальная часть в два раза превышает по высоте базальную, которая содержит ядра, проявляющие базофилию и окрашивающиеся по Маллори в красный цвет. Базальная мембрана состоит из тонких волокон, имеющих коллагеновую природу, которая подтверждается голубой окраской по Маллори.
Рис. 3. Фрагмент кишечника X яиЫпсщеГгия (микрофото, увел. 7 х об. 20, окраска
по Маллори):
ЭК - эпителий кишечника; МВ - микроворсинки; ЭТЦ - энтеротрофоциты; ПМ - пищевой материал; ЛС - лимфатические сосуды
Апикальная часть энтероцитов способна вакуолизироваться с образованием в полости кишечника крупных пищеварительных вакуолей с зернистыми включениями или без них, окруженных фрагментами микроворсинок. Процесс секреции осуществляется по макроапокриновому типу с переходом на некоторых участках в голокриновый.
Отдельные составляющие кишечного эпителия subtriquetrus проявляют различную гистохимическую реактивность к красителям (табл.). При реакции с БФС максимальное темно-синее окрашивание наблюдается в ядрах базальной части эпителия и мышцах стенки кишечника, что указывает на большое содержание в них суммарных белков. Менее интенсивная бромфе-нолофилия отмечена в апикальной части и цитоплазме базального отдела эн-тероцитов. Содержимое кишечника приобретает сине-зеленый оттенок, что свидетельствует о присутствии в его просвете белковых комплексов разного характера.
Гистохимическая характеристика тканевых структур _Stichorchis subtriquetrus_
Тканевые структуры 5. subtriquetrus Гистохимическая окраска
ШИК БФС ТС
Ротовая присоска Выстилка Мышцы НСК ++ +± ++ ++ +++ +++ ++± +++ +++
Брюшная присоска Выстилка Мышцы НСК ++ +++ ++± ++± +++ +++ ++± +++ +++
Фаринкс ++ +++ +++
Пищевод Выстилка Мышцы +++ +± ++ +++ ++ ++±
Пищеварительные железы +± ++± +++
Кишечник АЧ БЧ БМ ЭТЦ +++ + ++ + ++± +++ +++ ++++ ++ МХЭ +++ +++ ++
Паренхима вокруг кишечных ветвей +± +± ++
Лимфатические сосуды Стенка ЛС Содержимое ЛС + +± ++ ++± ++ ++±
Примечание. АЧ - апикальная часть, БЧ - базальная часть, БМ - базальная мембрана, НСК - нейросекреторные клетки, ЭТЦ - энтеротрофоциты, ЛС - лимфатические сосуды, МХЭ - метахроматический эффект, «+» - интенсивность окрашивания.
При ШИК-реакции наиболее реактивной зоной является апикальная микроворсинчатая часть эпителия, что говорит о наличии в ней гликозами-ногликанов. В цитоплазме проксимального отдела эпителия и в мышцах стенки кишечника наблюдается слабое окрашивание. В общей массе с пищевым детритом у основания микроворсинок выявляется небольшое количество мелких гликогеновых зерен, положительно окрашивающихся реактивом Шиффа.
Толуидинофилия в кишечном эпителии проявляется тотально с метахро-матическим эффектом в апикальной зоне. Это свидетельствует о высокой проницаемости микроворсинчатой части эпителия и содержании в кишечной стенке гликозаминогликанов, которые вместе с гликопротеидами участвуют не только в пищеварении, но и способствуют процессам терморегуляции и транспортировки гидрофобных веществ через мембрану эпителия.
Вокруг кишечника у 5. subtriquetrus в паренхиме в один ряд располагаются секреторно-трофические клетки - энтеротрофоциты, которые имеют светлую оксифильную вакуолизированную цитоплазму и проявляют бромфе-
ноло-, толуидино- и фуксинофилию, что указывает на их активную секреторную деятельность. Нами отмечено, что морфофизиологическое состояние энтеротрофоцитов тесно связано с функциональной активностью клеток кишечного эпителия. В начале пищеварения наблюдается набухание энтеро-трофоцитов за счет скопления в них белкового секрета, что подтверждается положительной окраской с БФС, а затем уменьшение их размеров после выброса накопленных веществ. Последний этап совпадает с периодом отторжения микроворсинок кишечного эпителия.
Со стороны паренхимы, вплотную к кишечной стенке у 5. subtriquetrus подходят лимфатические сосуды, образуя вокруг ветвей кишечника разветвленную сеть каналов разного диаметра. Содержимое лимфатических сосудов проявляет положительную реакцию при окраске БФС и ТС.
Гистологические и гистохимические исследования показали, что пищеварительная система 5. subtriquetrus имеет сложное строение, на что указывает разнообразие пищеварительных желез вокруг фаринкса и пищевода, очень хорошо развитые микроворсинки кишечного эпителия, смешанный тип секреции энтероцитов (макроапокриновый с голокриновым) и наличие секре-торно-трофических клеток - энтеротрофоцитов вокруг кишечника. Для сти-хорхов присуще не только внутриклеточное, но и внутриполостное пищеварение, что подтверждается наличием фрагментов клетчатки в полости кишечника.
Литература
1. Авцын А.П., Струков А.И., Фукс В.В. Принципы и методы гисто- и цитохимического анализа в патологии. - Л., 1971. - 368 с.
2. Ахметов К.К. Функциональная морфология кожно-мускульного мешка и пищеварительной системы трематод различных таксономических и экологических групп: Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. - Алматы, 2004. - 53 с.
3. Маниковская Н.С. Морфофункциональные особенности пищеварительной системы трематод при формировании системы «паразит-хозяин»: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. - М., 2005. - 24 с.
4. Маниковская Н.С. Сравнительная характеристика пищеварительной системы трематод, паразитирующих в разных отделах желудочно-кишечного тракта хозяина // Сб. науч. тр. «Медико-биологические проблемы». -Кемерово-Москва, 2003. - Вып. 11. - С. 42-45.
5. Маниковская Н.С., Начева Л.В. Морфоэкологическая характеристика кишечника трематод // Сб. науч. тр. по матер. Всерос. науч. конф. «Проблемы медицины и биологии», посвящ. 275-летию РАН. - Кемерово, 1999. - С. 131.
6. Наумова Е.И. Функциональная морфология пищеварительной системы грызунов и зайцеобразных. - М.: Наука, 1981. - 264 с.
7. Начева Л.В. Сравнительные микроморфологические исследования те-гумента и кишечника трематод на аутоэкологическом уровне // Матер. X конф. УОП. - Киев: Наукова Думка, 1986. - Ч. 2. - С. 53.
8. Начева Л.В. Морфоэкологический анализ кишечника трематод // Тез. докл. науч. конф. «Эколого-биолог. фаун. аспекты гельминт.». - Ереван, 1991. - С. 80-81.
9. Начева Л.В. Морфоэкологический анализ и эволюционная динамика тканевых систем трематод, реактивность их органов и тканей при действии антигельминтиков: Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. - М., 1993. - 57с.
10. Начева Л.В., Маниковская Н.С. Сравнительная морфофункциональ-ная характеристика щеточной каймы кишечника трематод разных эндостаций // Сб. науч. тр. молодых и ведущих ученых «Медико-биологические проблемы». - Кемерово-Москва, 2002. - Вып. 9. - С. 14-18.
11. Орлов И.В. Изучение цикла развития трематоды бобров Stichorchis subtriquetrus (Rud., 1814) // Сб. науч. тр. «Паразитофауна и заболевания диких животных». - М., 1948. - С. 134-152.
12. Сопрунов Ф.Ф. Особенности обмена кишечных гельминтов и проблема синтеза антигельминтных препаратов // Вопр. мед. паразитол. - М., 1970. - С. 135-145.
13. Уголев А.М. Эволюция пищеварения и принципы эволюции функций: Элементы современного функционализма. - Л.: Наука, 1985. - 544 с.
14. Шишова-Касаточкина О.А., Леутская З.К. Биохимические аспекты взаимоотношений гельминта и хозяина (обмен белков, витаминов и стероидов в процессах паразитирования). - М.: Наука, 1979. - 280 с.
15. Brand T. Biochemistry of parasites. - N. Y. Acad. Press, 1966. - P. 58.
16. Creamer B. Intestinal structure in relation to absorption. In: Intestinal absorption / Ed. by D.H. Smyth. Biomembranes, v. 4A. London; New York: Plenum Press, 1974. - P. 1-42.
17. Thorsell W., Bjorkman N. Morphological and biochemical studies on absorption and secretion in the alimentary tract of Fasciola hepatica // J. Parasitol. -1965. - V.51. - P. 217-223.
Micromorphological and histochemical researches of digestive system of Stichorchis subtriquetrus (Rudolphi, 1814) Luhe, 1909 (Plathelminthes, Trematoda)
N.S. Manikovskaya, L.V. Nacheva
Micromorphological and histochemical researches of digestive system of Stichorchis subtriquetrus are conducted. Results of research have shown that this system is characterized by very difficult structure: includes the developed oral sucker, altered pharynx, a gullet with powerful muscular walls and thick mucous membrane, various digestive glands, the expressed microfibers of epithelial cells of intestines with the mixed type of secretion and secretorno-trophic cages -enterotrophocytes round intestines.
Keywords: Stichorchis subtriquetrus, digestive glands, microfibers of epithelial cells, digestion, micromorphology, histochemistry.
