Состав лейкоцитов органов кроветворения антарктического клыкача Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

Труды ВНИРО 2017 г. Том 167

Промысловые виды и их биология

УДК 597 .556.33-111. 11

Состав лейкоцитов органов кроветворения антарктического клыкача

И. И. Гордеев1, Л. В. Балабанова2, Т. А. Суворова2

1 Московский государственный университет им . М . В . Ломоносова (ФГБОУ ВО «МГУ

им . М . В . Ломоносова»), г. Москва; Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (ФГБНУ «ВНИРО»), г. Москва

2 Институт биологии внутренних вод им . И . Д . Папанина РАН (ФГБУН «ИБВВ им . И . Д . Папанина»), п . Борок

Е-mail: gordeev _ ilya@bk . ru

Состав лейкоцитов отражает видовые и экологические особенности рыб, а соотношение отдельных типов клеток — функциональное состояние организма и характер влияния биотических и абиотических стресс-факторов . Антарктический клыкач Dissostichus mawsoni — один из самых крупных и коммерчески значимых представителей нототениевых антарктических вод . Настоящая работа посвящена вопросам гемопоэза этого донного хищника — приведены новые данные о составе лейкоцитов гемопоэтических органов . Рыб отлавливали в январе — феврале 2012 г. в море Росса на глубине от 690 до 1183 м . Результаты исследования показали, что в лейкоцитарной формуле иммунокомпетентных органов антарктического клыкача преобладают лимфоциты, значительную часть составляют бластные формы и небольшой процент содержания гранулоцитов и моноцитов/ макрофагов . Установленные различия зависят от структурно-функциональных особенностей органов: в почках, как основном органе кроветворения костистых рыб, отмечено более высокое содержание лимфоцитов, гранулоцитов и моноцитов/макрофагов, а в селезёнке, выполняющей функцию «депо» крови — бластных форм клеток . Полученные данные представляются весьма важными для понимания направления морфофизиологических перестроек клеточного состава лейкоцитов в процессе адаптации рыб к глубоководным условиям обитания

Ключевые слова: антарктический клыкач Dissostichus mawsoni, лейкоциты, почки, селезёнка,

АНТКОМ .

Введение Лейкоциты — полиморфные и полифункциональные клетки крови — выполняют разнообразные физиологические и иммунологические функции [Заварзин, 1976; Ми-кряков, Балабанова, 1979; Флоренсов, Пес-това, 1990; Галактионов, 2005]. Эти клетки осуществляют защиту организма от чужеродных тел, обеспечивают адаптацию рыб к био-

тическим и абиотическим факторам и иммунитет к паразитам [Микряков, Балабанова, 1979; Микряков, 1991; Secombes, 1996; Van Muiswinkel, Vervoorn-Van Der Wal, 2006]. Основными типами клеток белой крови рыб являются лимфоциты, моноциты, нейтро-, эозино- и базофилы [Калашникова, 1976; Иванова, 1983; Головина, Тромбицкий, 1989; Флоренсов, Пестова, 1990; Точилина, 1994;

Серпунин, 2002; Грушко и др . , 2009; Ellis, 1977; Parish et al . , 1986; Yadov et al . , 1986] . Состав лейкоцитов отражает видовые и экологические особенности рыб, а соотношение отдельных типов клеток — функциональное состояние организма и характер влияния биотических и абиотических стресс-факторов [Головина, Тромбицкий, 1989; Житенева и др . , 1989; Точилина, 1994; Балабанова, 1998; Микряков и др . , 2001; Ellis, 1977; Parish et al . , 1986; Yadov et al ., 1986]. В настоящее время состав лейкоцитов у рыб наиболее полно изучен у представителей различных систематических и экологических групп, обитающих в пресноводных, солоноватоводных, морских и океанических экосистемах, а также в искусственных условиях содержания [Иванова, 1983; Яхненко, 1984; Головина, Тромбицкий, 1989; Точилина, 1994; Серпунин, 2002; Грушко и др , 2009; Ellis, 1997]

Исследованиями показано, что лейкоциты рыб тонко реагируют изменением интенсивности лейкопоэза, перестройкой состава и величины содержания отдельных типов клеток на изменение физико-химических характеристик воды, воздействие разных по природе и происхождению биотических и абиотических стресс-факторов Сведения о составе лейкоцитов рыб, которые способны обитать на глубинах свыше 500—1500 м, совершать вертикальные миграции и преодолевать сильное гидродинамическое и гидростатическое сопротивление, в доступной литературе отсутствуют Между тем это представляется важным для понимания направления морфофизиологических перестроек клеточного состава лейкоцитов в процессе адаптации рыб к глубоководным условиям обитания

Антарктический клыкач — один из самых крупных и коммерчески значимых представителей нототениевых антарктических вод . Обитает в антарктических и субантарктических водах на глубине от 100 до 2000 м . Его особи достигают возраста 30 лет и более, длины более 2 м и массы более 120 кг. Основные объекты питания — рыбы и кальмары; в желудках крупных особей встречаются кусочки кожи пингвинов и тюленей [Юхов, 1982; Шуст, Петров, 2009] .

Цель данной работы — изучить состав лейкоцитов органов кроветворения глубоководного вида рыб на примере антарктического клыкача Dissostichus mawsoni Norman, 1937 (Perciformes: Nototheniidea) .

Материал и методика Исследованные особи были выловлены в январе — феврале 2012 г. в море Росса в зоне действия Конвенции по сохранению морских живых ресурсов Антарктики (АНТКОМ), Подрайон 88 . 1 на глубине от 690 до 1183 м российским ярусоловом «Ян-тарь-31». Всего было изучено 12 особей. Длина тела варьировала от 81 до 141 см (средняя 115±5,19 см), масса тела — от 7,42 до 41,32 кг (средняя 21,41±2,62 кг) .

Состав лейкоцитов определяли в мазках-отпечатках почек и селезёнки, окрашенных по Романовскому-Гимза . В каждом мазке определяли относительное количество основных типов клеток под тринокулярным световым микроскопом «Биомед-6ПР1-ФК», просчитывая по 200 клеток в каждом препарате Фотографии клеток и их измерения выполнены в пакете программы Digital microscope KEYENCE VHX-1000. Размеры определены на 10 клетках каждого типа

Результаты и обсуждение Состав лейкоцитов антарктического клыка-ча представлен такими же типами лейкоцитов как и у пресноводных видов, за исключением базофилов [Иванова, 1983; Головина, Тромбицкий, 1989] . Основной орган кроветворения у костистых рыб — почки, а лимфогрануло-поэз осуществляется также в селезёнке [Остроумова, 1957; Иванова, 1983; Catton, 1951; Ellis, 1977; Zapata, 1979], здесь образуются лимфоциты, моноциты и гранулоциты [Купер, 1980; Иванова, 1983] . В селезёнке диффузные скопления лимфомиелоидной ткани окружают артерии и меланомакрофагальные центры, а в почках эта ткань занимает область между почечными трубками Так как кровь клыкача имеет лимфоидный характер [Гордеев и др . , 2014], большую часть иммунокомпетентных клеток в почках и селезёнке составляют лимфоциты (73,05±2,0% и 68,6±2,11% соответственно), которые у позвоночных считаются

центральной фигурой иммунной системы [Петров, 1987; Хаитов и др . , 2002; Галактионов,

2005] . По характеру выполняемых функций, содержанию мембранных иммуноглобулиновых рецепторов, продолжительности жизни и гистогенезу лимфоциты гетерогенны и подразделяются на две основные субпопуляции: Ти В-лимфоциты [Микряков, 1991; Ройт и др . , 2000; Van Muiswinkel, Vervoorn-Van Der Wal,

2006] . T- лимфоциты осуществляют функции распознавания чужеродных тел, разрушения антигена, формирования специфического иммунитета и адаптации рыб к паразитам и токсическим факторам [Микряков, 1991; Микряков и др ., 2001] . Популяция В-лимфоцитов выполняет функцию синтеза антител, образования предшественников антителообразующих клеток и формирования клеток памяти Размеры лимфоцитов клыкача 5,4 х5,0 мкм, большую часть клетки занимает ядро, цитоплазма представлена узким ободком, иногда видны псевдоподии (рис . 1) .

Поскольку лимфомиелоидная ткань продуцирует клетки крови, значительную часть лейкоцитарной формулы мазков-отпечатков почек и селезёнки составляют бластные формы: 20,11±1,58% и 27,8±2,24% соответственно . Средние размеры этих клеток 11,8 х 9,1 мкм, основную часть составляет округлое ядро, окруженное узким слоем цитоплазмы (рис 2)

У пресноводных видов бластные клетки могут составлять до 10%. Их доля в лейко-грамме зависит от видовых и экологических особенностей рыб [Иванова, 1983; Головина, Тромбицкий, 1989]

Как и у большинства окунеобразных [Балабанова, 2002; Barber et al . , 1981], у клыкача два типа гранулоцитов — нейтрофилы и эози-нофилы . Они участвуют в фагоцитозе микроорганизмов, синтезе медиаторов иммунного ответа и неспецифических факторов иммунитета [Галактионов, 2005; Manning, Nakanishi, 1996] .

Нейтрофилы (рис . 3) в почках составляют 2,22±0,42%, в селезёнке 1,2±0,2% . Размеры клеток — 11,8 х 9,1 мкм . Морфологически нейтрофилы характеризуются эксцентрично расположенным округлым или двулопастным ядром и большим количеством гранул в цитоплазме .

Эозинофилы — клетки размером 12,7 х11,8 мкм, имеют округлое эксцентрично расположенное ядро с многочисленными и более крупными, чем у нейтрофилов, гранулами (рис . 4) . В почках клыкача насчитывается в среднем 2,72±0,52% эозинофилов, в селезёнке — 1,4±0,4% .

Моноциты/макрофаги — крупные клетки (12,7 х 10,0 мкм) с эксцентрично расположенным округлым или бобовидным ядром . Большую часть клетки занимает цитоплазма, в которую могут быть включены вакуоли и мелкие гранулы (рис 5)

В почках клыкача насчитывается 1,9±0,2% этих клеток, в селезёнке — 1,0±0,2% . Моноциты — активные фагоциты крови, поглощают продукты распада клеток и тканей, принимают участие в регуляции иммуно- и гранулопоэза, влияют на миграционные свойства нейтрофи-лов . Существует также мнение о способности моноцитов инактивировать токсины [Житенева

идр . , 1989] .

Рис. 1—3. Малый лимфоцит (Л), бластная клетка (Б), нейтрофил (Н)

Заключение

Таким образом, результаты исследования лейкоцитов в органах кроветворения антарктического клыкача показали, что в составе лейкоцитов его гемопоэтических органов преобладают лимфоциты, значительную часть лейкоцитов составляют бластные формы клеток и небольшой процент содержания гранулоци-тов и моноцитов/макрофагов .

Литература

Балабанова Л. В. 1998. Влияние аммония и декальцинации среды на ультраструктуру гранулоцитов карпа Cyprinus carpio L . // Цитология . Т. 40 . № 2/3 . С . 144-146 .

Балабанова Л. В. 2002. Ультраструктура гранулоцитов некоторых видов окунеобразных рыб // Биол . внутр . вод .№ 1 .С . 79-84. Галактионов В. Г. 2005 . Эволюционная иммунология:

учебное пособие . М .: ИКЦ Академкнига. 408 с . Головина Н. А., Тромбицкий И.Д. 1989. Гематология

прудовых рыб . Кишинев: Штиинца . 156 с . Гордеев И. И., Микряков Д. В., Балабанова Л. В., Ми-кряков В. Р. 2014 . Состав лейкоцитов периферической крови антарктического клыкача Dissostichus mawsoni (Nototheniidae) // Вопросы ихтиологии .

Т. 54 .№ 4 . С . 479-482 . Грушко М. П., Ложниченко О. В., Федорова Н. Н. 2009. Гемопоэз у осетровых рыб . Астрахань: Триада 190 с

Житенева Л. Д., Полтавцева Т. Г., Рудницкая О. А. 1989 Атлас нормальных и патологически измененных клеток крови рыб . Ростов н/Д .: Ростовск . книж . изд-во . 111 с . Заварзин А.А. 1976. Основы частной цитологии и сравнительной гистологии многоклеточных животных Л .: Наука. 411 с . Иванова Н. Т. 1983. Атлас клеток крови рыб . М .: Лег. и пищ. пром-сть . 184 с .

Калашникова З. М. 1976 . О классификации морфологических элементов крови рыб // Вопросы ихтиологии .

Т 16 . В . 98 . 510 с . Микряков В. Р. 1991. Закономерности формирования приобретенного иммунитета у рыб Рыбинск:

ИБВВ РАН 153 с Микряков В. Р., Балабанова Л. В. 1979. Клеточные основы иммунитета у рыб // Физиология и паразитология пресноводных животных Л : Наука

С 57-64

Микряков В. Р., Балабанова Л. В., Заботкина Е.А., Лапирова Т. Б., Попов А. В., Силкина Н. И. 2001 . Реакция иммунной системы рыб на загрязнение воды токсикантами и закисление среды М : Наука 126 с

Остроумова И. Н. 1957. Показатели крови и кроветворение в онтогенезе рыб // Известия ГосНИОРХа . Т. 43 . № 3 . С . 69 . Петров Р. В. 1987. Иммунология . М .: Медицина . 416 с . Ройт А., Бростофф Дж., Мейл Д. 2000. Иммунология.

М . : Мир .592 с . Серпунин Г. Г. 2002 Гематологические показатели адап-таций рыб: Автореф . дис . ... докт. биол . наук . Калининград: КГТУ 49 с . Точилина Л. В. 1994. Лейкоцитарная формула морских рыб // Гидробиологический журнал Т 30 № 3 С 50-57 Юхов В.Л. 1982. Антарктический клыкач . М .: Наука . 114 с

Флоренсов В. А., Пестова И. М. 1990 Очерки эволюционной иммуноморфологии. Иркутск: ИГУ 244 с . Хаитов Р. М., Игнатьева Г.А., Сидорович И. Г. 2002.

Иммунология М : Медицина 536 с Шуст К. В., Петров А. Ф. 2009. О поимках па-тагонского клыкача Dissostichus eleginoides (Nototheniidae) в высокоширотной Антарктике // Вопросы ихтиологии Т 49 № 1 С 142-144 Яхненко В.М. 1984. Морфологическая характеристика крови рыб озера Байкал Новосибирск: Наука 119 с

Barber D. L, Westermann J.E, White M. G. 1981 . The blood cells of the Antarctic icefish Chaenocephalus aceratus Zönnberg: light and electron microscopic observations // J . Fish Biol. V. 19. № 1 . P. 11-28 . Catton W. 1951. Blood cell formation in certain teleost

fishes // Blood. V. 6 . № 6 . P. 39-60. Ellis A. E. 1977. The leucocytes of fish: a review // Ibid . V.

11 . № 5 . P. 453-491 . Manning M. J., Nakanishi T. 1996. The specific immune system: cellular defenses // The fish immune system: organism, pathogen and environment / Eds . Iwata G . , Nakanishi T. London: Acad . Press . P. 160-206. Parish N, Wrathmell A, Hart S, Harris J. 1986. The leucocytes of the elasmobranch Scyliorhinus vanicula L. A morphological study // J . Fish . Biol . V. 28 . № 5 . P. 545-561 .

Secombes C. J. 1996 The nonspecific immune system: cellular defense // The fish immune system: organism, pathogen and environment / Eds . Iwama G . , Nakanishi T. London: Acad Press P 63-105 Van Muiswinkel W. B., Vervoorn-Van Der Wal B. 2006. The immune system of fish // Fish diseases and disorders

V. 1 . / Ed . Woo P. T.K . U . K . Wallingford: CABI . P. 678-701 .

Yadov D. P., Banaijee V., Banaerjee M. 1986. Haematology of genus channa: leucocytes // Comp .

Physiol . and Ecol . V. 11 . № 4 . P. 226-232 . Zapata A. 1979. Ultrastructural study of the teleost fish kidney // Devel . And Comp . Immun . V. 3 . P. 55-65.

References

Balabanova L. V. 1998. Vliyanie ammoniya i dekal cinacii sredy na ul'trastrukturu granulocitov karpa Cyprinus carpio L. [The effect of ammonium and decalcination of the environment on ultrastructure of carp Cyprinus

carpio L.] // Citologiya. T. 40 . № 2/3 . S . 144-146. Balabanova L. V. 2002 Ul'trastruktura granulocitov nekotoryh vidov okuneobraznyh ryb [Ultrastructure of granulocytes of some species of Perciformes] // Biol

vnutr vod № 1 S 79-84 Galaktionov V. G. 2005 Ehvolyucionnaya immunologiya: uchebnoe posobie [Evolutionary Immunology: The Manual] . M . : IKC Akademkniga. 408 s . Golovina N. A., Trombickij I. D. 1989. Gematologiya prudovyh ryb [Hematology of Pond Fish] Kishinev: Shtiinca 156 s Gordeev I. I., Mikryakov D. V., Balabanova L. V., Mikryakov V. R. 2014. Sostav lejkocitov perifericheskoj krovi antarkticheskogo klykacha Dissostichus mawsoni (Nototheniidae) [Composition of Leucocytes in Peripheral Blood of Antarctic Toothfish Dissostichus mawsoni (Nototheniidae)] // Voprosy ihtiologii. T. 54 . № 4 . S . 479-482 .

Grushko M. P., Lozhnichenko O. V., Fedorova N. N. 2009. Gemopoehz u osetrovyh ryb [Hemopoiesis in Sturgeons] . Astrahan': Triada. 190 s .

Zhiteneva L. D., Poltavceva T. G., Rudnickaya O. A. 1989. Atlas normal'nyh i patologicheski izmenennyh kletok krovi ryb [Atlas of normal and pathological changes in blood cells of fish] . Rostov n/D . : Rostovsk. knizh . izd-vo . 111 s .

Zavarzin A. A. 1976. Osnovy chastnoj citologii i sravnitel'noj gistologii mnogokletochnyh zhivotnyh [Fundamentals of special cytology and comparative histology of metazoans] . L. : Nauka. 411 s .

Ivanova N. T. 1983. Atlas kletok krovi ryb [The Atlas of Blood Cells of Fish] . M. : Leg . i pishch . prom-st' .

184 s

Kalashnikova Z. M. 1976. O klassifikacii morfologicheskih ehlementov krovi ryb [About classification of morphological elements of fish blood] // Voprosy ihtiologii . T. 16 . V. 98 . 510 s .

Mikryakov V. R. 1991. Zakonomernosti formirovaniya priobretennogo immuniteta u ryb [Patterns of Formation of Acquired Immunity in Fish] . Rybinsk:

IBVV RAN . 153 s .

Mikryakov V. R., Balabanova L. V. 1979. Kletochnye osnovy immuniteta u ryb [Cellular basis of fish immunity] // Fiziologiya i parazitologiya presnovodnyh zhivotnyh . L. : Nauka . S . 57—64.

Mikryakov V. R., Balabanova L. V., Zabotkina E. A. i dr. 2001 Reakciya immunnoj sistemy ryb na zagryaznenie vody toksikantami i zakislenie sredy [The Response of Fish Immune System to Water Pollution by Toxicants and Acidification of the Environment] . M . : Nauka . 126 s .

Ostroumova I. N. 1957. Pokazateli krovi i krovetvorenie v ontogeneze ryb [Blood indices and hematopoiesis in the ontogenesis of fish] // Izvestiya GosNIORHa T

43 . № 3 . S . 69.

Petrov A. F. 2011. Raspredelenie i biologicheskie harakteristiki dvuh vidov klykachej roda Dissostichus (sem . Nototheniidae) ostrova Buveh [Distribution and biological characteristics of two species of toothfish of the genus Dissostichus (family Nototheniidae) of Buve Island] // Voprosy ihtiologii . T. 51. № 6 . C . 848853

Petrov R. V. 1987. Immunologiya [Immunology] . M. : Medicina. 416 s .

Rojt A., Brostoff Dzh., Mejl D. 2000. Immunologiya [Immunology] . M. : Mir. 592 s .

Serpunin G. G. 2002. Gematologicheskie pokazateli adaptacij ryb: Avtoref . dis . ... dokt . biol . nauk . [Hematological parameters of fish adaptation, Extended Abstract of Doctor Sci (Biol) Dissertation] Kaliningrad: KGTU . 49 s .

Tochilina L. V. 1994. Lejkocitarnaya formula morskih ryb [ Leukocyte formula of marine fish] // Gidrobiologicheskij

zhurnal. T. 30 . № 3 . S . 50-57. Yuhov V. L. 1982. Antarkticheskij klykach [Antarctic

toothfish] . M . : Nauka. 114 s . Florensov V. A., Pestova I. M. 1990. Ocherki ehvolyucionnoj immunomorfologii [Essays of Evolutionary Immunomorphology] . Irkutsk: IGU . 244 s . Haito v R. M., Ignat'eva G.A., Sidorovich I. G. 2002 .

Immunologiya [Immunology] . M . : Medicina. 536 s . Shust K. V, Petrov A. F. 2009. O poimkah patagonskogo klykacha Dissostichus eleginoides (Nototheniidae) v

vysokoshirotnoj Antarktike [On captures of Patagonian toothfish Dissostichus eleginoides (Nototheniidae) in the high-latitude Antarctic regions] // Voprosy

ihtiologii . T. 49 . № 1. S . 142-144. Yahnenko V. M. 1984. Morfologicheskaya harakteristika krovi ryb ozera Bajkal . [Morphological characteristic of fish blood in Lake Baikal] . Novosibirsk: Nauka. 119 s .

Поступила в редакцию 21.07.2017 г. Принята после рецензии 27.07.2017 г.

Composition of leukocytes in the hematopoietic organs of Antarctic toothfish

1.1. Gordeev1, L. V. Balabanova2, T. A. Suvorova2

1 M .V. Lomonosov Moscow State University (FSBEI HE «MSU»), Moscow; Russian Research Institute of Fisheries and Oceanography (FSBSI «VNIRO»), Moscow

2 I . D . Papanin' Institute for Biology of Inland Waters RAS (FSBSI «IBIW RAS»), Borok

The composition of leukocytes reflects the species and ecological characteristics of fish, and the ratio of cell types — functional state of organism and influence of biotic and abiotic stress factors . Antarctic toothfish Dissostichus mawsoni is one of the largest and valuable representatives of the Nototheniidae in the Antarctic . The present work is devoted to the hemopoiesis of this bottom predator . New data on the composition of leukocytes of hemopoietic organs are given . Specimens were caught in January-February, 2012 in the Ross Sea between 690 and 1183 meters depth . The results of the study showed that the leukocyte formula of the Antarctic toothfish's immunocompetent organs is dominated by lymphocytes, a significant proportion of blast forms and a small percentage of granulocytes and monocytes / macrophages . In kidneys, as the main organ of hematopoiesis of bony fishes, the content of lymphocytes, granulocytes and monocytes / macrophages is higher, and blast cell forms in the spleen, which performs the function of the «depot» of blood The data obtained are very important for understanding the direction of morphophysiological reconstructions of the cellular composition of leukocytes in the process of adaptation of fish to deepwater habitats

Key words: antarctic toothfish Dissostichus mawsoni, leukocytes, kidney, spleen, CCAMLR .