First knowledge on the ultrathin structure of the tegument “Cystacanth” of the acanthocephala Neoechinorhynchus beringianus Mikhailova, Atrashkevich, 2008 (Eoacanthocephala, Neoechinorynchidae)

全文:

Покров паразитических червей, включая скребней (акантоцефалов), представляет собой уникальное образование, позволяющее, с одной стороны, осуществлять обменные процессы с окружающей средой/организмом хозяина, с другой, защищаться от ответной негативной реакции хозяина. Доминирующую роль в выполнении этих функций, безусловно, выполняет поверхностный участок покрова, имеющий непосредственный контакт с окружающей средой. Поскольку акантоцефалы являются биогельминтами и характеризуются сложными жизненными циклами с участием нескольких хозяев, их покров должен быть адаптирован ко всем хозяевам.

Морфология покрова взрослых скребней изучена на примере нескольких, преимущественно модельных, видов с применением как световой, так и электронной микроскопии; эти результаты обобщены в ряде обзоров (Meyer, 1933; Nicholas, 1967; Богоявленский, Иванова, 1978; Miller, Dunagan, 1985; Herlyn, 2000; Taraschewski, 2000; Никишин, 2004; и др.). Значительно меньше работ было посвящено изучению ультратонкого строения акантелл, развивающихся в промежуточных хозяевах, и цистакантов, причем в большинстве случаев объектами этих исследований были представители классов Palaeacanthocephala и Archiacanthocephala (Butterworth, 1969; Marchand, Grita-Timoulali, 1992; Никишин, 2004). Свето-микроскопическое строение покровов у представителей класса Eoacanthocephala на разных стадиях жизненного цикла изучено на примерах нескольких видов рода Neoechinorhynchus (Богоявленский, Иванова, 1978; Al-Sady, 2009; Lourenco et al., 2018; и др.). Сведения же об ультраструктуре покровов у взрослых представителей этого класса ограничены результатами детального исследования стенки тела скребня Octospinifer macilentus с применением трансмиссионного электронного микроскопа (Beermann et al., 1974) и переднего и заднего участков тела скребня Neoechinorhynchus cephalic с применением сканирующей электронной микроскопии (Kaur, Sanil, 2021); ультраструктура же акантелл скребней этого класса остется не изученной. В настоящем сообщении представлены первые результаты изучения покрова метасомы поздней акантеллы скребня Neoechinorhynchus beringianus Mikhailova, Atrashkevich, 2008 с использованием световой и трансмиссионной электронной микроскопии.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Вид N. beringianus описан от девятииглой колюшки Pungitius pungitius Linnaeus, 1758 – основного дефинитивного хозяина и, кроме Магаданской области, распространен на Чукотке, Аляске, Камчатке, Сахалине и в Приморье. К типичным местообитаниям паразита относятся речные старицы и водоемы на морском побережье, заселенные колюшками. В число его окончательных хозяев, помимо девятииглой колюшки, входят лососевые, хариусы, ряпушка, налим, подкаменщик, а промежуточными хозяевами служат мелкие пресноводные ракушковые рачки рода Candona.

Мы изучили полностью сформированных акантелл из остракод, собранных в озере Черное бассейна Верхней Колымы – уникальном очаге, в котором обитает изолированная популяция девятииглой колюшки. Живых скребней фиксировали в 2%-ном растворе глутарового альдегида на 0.1 М фосфатном буфере, постфиксировали в 1–2%-ном растворе тетраоксида осмия на 0.2 М буфере, обезвоживали и заключали в смесь эпона и аралдита. В процессе обезвоживания образцы контрастировали 1%-ным раствором уранилацетата в 70%-ном спирте в течение ночи. Тотальные препараты и полутонкие срезы, окрашенные смесью метиленового синего и кристаллического фиолетового, просматривали в световых микроскопах Carl Zeiss Imager.D1 и Olympus CX41 и фотографировали цифровыми фотоаппаратами AxioCam MRc (Zeiss) и Olympus Е-420, соответственно. Тонкие срезы просматривали в электронном микроскопе JEM 1400 Plus. Все полученные фотографии обрабатывали с использованием пакета программ Corel DRAW Graphics Suite X5.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

На рисунке 1а представлен общий вид акантеллы с промежуточным хозяином; на рисунке 1б – ее поперечный срез. Покров изученных акантелл представляет собой типичный симпластический тегумент, толщиной до 30 мкм (рис. 1). Снаружи тегумент покрыт слоем гликокаликса (рис. 1в, г), толщиной до 1 мкм, в составе которого визуально выделяются два подслоя (рис. 1г). Непосредственно к поверхности тегумента прилежит внутренний подслой гликокаликса, толщиной до 70 нм, образованный электронно-плотным гомогенным материалом. Остальная часть гликокаликса (его внешний подслой) представлена рыхлым материалом, состоящим из тонких переплетающихся филаментов и электронно-плотных зерен.

 

Рис. 1. Акантеллы скребня N. beringianus (а – самка, в-д – самцы; а-б – световая микроскопия, в-д – электронная микроскопия). а – Остракода р. Candona с выделившейся акантеллой в связи с механическим повреждением раковины промежуточного хозяина; б – акантелла в промежуточном хозяине; в – общий вид тегумента метасомы; г – ядерный участок тегумента метасомы; д – наружный участок тегумента метасомы. ак – Акантелла; вв – ойлочно-волокнистый слой тегумента; г – гликокаликс; гв – внутренний слой гликокаликса; гн – наружный слой гликокаликса; и – инвагинаты поперечно-полосатого слоя; км – слой кольцевых мышц; л – липиды; ос – остракода; пм – слой продольных мышц; пп – поперечно-полосатый слой тегумента; рв – радиально-волокнистый слой тегумента; тр – трубочковый слой тегумента; стрелка черная – базальная пластинка; стрелка белая – покровный комплекс; головка стрелки черная – волокна радиально-волокнистого слоя тегумента; звездочка – ядра тегумента.

 

Поверхность тегумента покрыта цитоплазматической мембраной, сливающейся с тонким электронно-плотным покровным комплексом (10–20 нм толщиной) (рис. 1г), структура которого на имеющихся препаратах не определяется. Глубже в составе тегумента отчетливо различаются поперечно-полосатый, войлочно-волокнистый, радиально-волокнистый и трубочковый слои (рис. 1в).

Поперечно-полосатый слой, толщиной 0.35–0.40 мкм, характеризуется многочисленными инвагинатами наружной цитоплазматической мембраны. Диаметр инвагинатов колеблется в пределах 50–80 нм; –их содержимое электронно-светлое неясной структуры. Цитоплазма слоя более плотная, чем в других участках тегумента (рис. 1г).

Войлочно-волокнистый слой, толщиной около 2.5 мкм, имеет неясную исчерченность в более или менее продольном направлении. В составе этого слоя выявляются многочисленные волокна, ориентированные параллельно тегументу, митохондрии и везикулы различного диаметра (рис. 1в).

Радиально-волокнистый слой самый толстый, толщиной 10–15 мкм, также не имеет отчетливых границ и характеризуется наличием лакун, тегументных ядер, липидных капель и везикул, визуально менее многочисленных, чем в войлочно-волокнистом слое (рис. 1в). Кроме того в этом слое чаще, чем в других слоях наблюдаются радиально ориентированные волокна, пронизывающие тегумент от его внутренней цитоплазматической мембраны до покровного комплекса.

Количество ядер у скребней исследуемого вида постоянное – пять дорзальных и одно вентральное. Ядра характеризуются округлой или овальной формой, слегка волнистой оболочкой и включают по одному ядрышку грушевидной (реже гантелевидной) формы, отчетливо наблюдаемых на свето-микроскопических препаратах (рис. 1б). Наибольший диаметр одного из ядер на электроннограмме составил 14 мкм (рис. 1д).

Толщина трубочкового слоя не превышает 1.5 мкм (рис. 1в). Он образован множеством инвагинатов цитоплазматической мембраны, изнутри ограничивающей тегумент. В цитоплазме этого слоя наблюдаются многочисленные пузырьки, предположительно являющиеся расширенными окончаниями инвагинатов.

Под тегументом располагаются слои кольцевых и продольных мышц, отделенные от тегумента базальной пластинкой (рис. 1в, д).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Гистологическая организация тегумента взрослых скребней N. beringianus, а также его ультраструктура были рассмотрены ранее (Кусенко и др., 2012; Кусенко, Никишин, 2013а, б). Особенностями тегумента исследованных здесь акантелл в сравнении со взрослыми червями являются ожидаемые размерные различия, а также морфология тегументных ядер. В настоящем исследовании мы не обнаружили массивных внутриядерных включений, отмеченных в ядрах взрослых червей, а сами ядра характеризуются более правильными округлыми очертаниями и меньшими размерами. Изменение морфологии этих ядер у взрослых червей, возможно, связано с ростом паразитов в окончательном хозяине.

Наличие толстого слоя гликокаликса на поверхности тегумента полностью сформированных цистакантов характерно для скребней классов Palaeacanthocephala и Archiacanthocephala (Wright, Lumsden, 1968; Никишин, 1986; Никишин и др., 1994; Dezfuli, Giari, 1999; и др.). Результаты настоящего исследования свидетельствуют о том, что и представители класса Eoacanthocephala, по крайней мере, вид N. beringianus, не являются исключением. Таким образом, подтверждается ранее высказанное предположение, что толстый слой гликокаликса на поверхности тегумента является особенностью тканевых форм, как минимум, многих паразитических червей (Никишин, 2016, 2018). Можно предполагать, что столь развитый слой гликокаликса защищает тканевых паразитов от ответной клеточной реакции хозяина, например, от “гемоцитной атаки” в организме промежуточного хозяина (Никишин, 2016, 2018; и др.).

Наиболее примечательной особенностью исследованных акантелл является отсутствие цисты, окружающей цистакантов классов Palaeacanthocephala и Archiacanthocephala (Crompton, 1967; Mercer, Nicholas, 1967; Никишин, 1999, 2004; и др.). Вывод об отсутствии цисты у акантелл Eoacanthocephala ранее был сделан на основе результатов свето-микроскопических исследований ряда других видов (Merritt, Pratt, 1964; Harms, 1965; Cable, Dill, 1967; Uglem, Larson, 1969; и др.), однако однозначное подтверждение этого факта с применением электронной микроскопии получено впервые. Более того, у исследованных акантелл не обнаружен и механизм формирования цисты, обязательными компонентами которого, например, у представитеелй класса Palaeacanthocephala являются микроворсинки на поверхности тегумента (Nikishin, 1992). Таким образом, отсутствие цисты у исследованных скребней, достигших стадии, инвазионной для окончательного хозяина, не позволяет именовать их термином “цистакант”; предпочтительнее использовать термин “акантелла” (Петроченко, 1956; и др.) или “сформированная акантелла”.

Функция цисты, по мнению большинства исследователей, заключается в защите развивающейся акантеллы от гемоцитного ответа промежуточного хозяина (Lackie, 1975; Nickol, 1985; Никишин, 1999; и др.). Защитную функцию, но предположительно более многообразную, выполняет также толстый слой гликокаликса, характерный для стадий жизненного цикла, предшествующих стадии жизни в окончательном хозяине (Никишин, 2016; 2018). В частности, участие цисты и гликокаликса в защите от гемоцитной атаки организма промежуточного хозяина (ракообразного) экспериментально показано на примере цистицеркоидов цестод (Никишин, Лебедев, 2011). Можно предполагать, что у акантелл класса Eoacanthocephala защитные функции отсутствующей цисты принимает на себя гликокаликс.

По всей вероятности, отсутствие цисты является характерной особенностью сформированных акантелл других видов класса Eoacanthocephala. В таком случае стратегия взаимоотношений с промежуточными хозяевами акантелл класса Eoacanthocephala, не имеющих цисту, должна отличаться от стратегии взаимоотношений с промежуточными хозяевами цистакантов скребней классов Palaeacanthocephala и Archiacanthocephala, формирующих цисту как дополнительную защитную структуру. Будущие исследования должны подтвердить или опровергнуть это предположение.

Авторы выражают благодарность Е.И. Михайловой за любезно предоставленную фотографию к рисунку (Рис. 1а).

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Исследования проведены при выполнении государственного задания «Гельминты в биоценозах Северо-Восточной Азии: биоразнообразие, морфология и молекулярная филогенетика» (номер регистрации 1021060307693-0).

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Авторы данной работы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

Для достижения целей данного исследования не требовалось одобрения комитетов по этике исследований, поскольку экспериментальная работа проводилась с нерегулируемыми видами беспозвоночных.

作者简介

K. Kusenko

Institute of Biological Problems of the North, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: kusenko.kseniya@yandex.ru
俄罗斯联邦, st. Portovaya, 18, Magadan, 685000

V. Nikishin

Institute of Biological Problems of the North, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: nikishin@ibpn.ru
俄罗斯联邦, st. Portovaya, 18, Magadan, 685000

参考

补充文件