Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

            Лесная полевка относится к хомяковым мышеобразным грызунам, у которых проявляется быстрое и отсроченное на следующий год после рождения половое созревание. Известно, что на скорость полового созревания оказывают влияние пинеальные гормоны [6]. В качестве морфологических маркеров секреторной активности шишковидной железы рассматривают кариометрические и органеллометрические показатели пинеалоцитов, ранее называемых светлыми (тип I), изменения ультраструктурной организации их ядер, ядрышек, эндоплазматического ретикулума, комплекса Гольджи, лизосом, митохондрий, эндокринных везикул, синаптических лент, сфер, везикул с конкрециями, эпендимоподобная и нейросекреция [1, 3, 4, 5]. Ранее нами по критериям кариометрического и органелометрического анализа пинеалоцитов было установлено, что у двухмесячных самцов позднелетней генерации красно-серой полевки, в отличие от красной полевки, на фоне естественного укорочения суточной фотофазы наблюдается усиление секреторной активности шишковидной железы, сдерживающей половое созревание [2]. Морфологические признаки гиперфункции шишковидной железы у красно-серой полевки проявлялись при моделировании стресса на высокую плотность популяции [4]. У трехнедельных и двухмесячных самцов красно-серой полевки с задержкой полового созревания в шишковидной железе обнаружены юные пинеалоциты, не характерные для половозрелых особей [3].

            Каково морфофункциональное состояние шишковидной железы у трехнедельных детенышей-самцов лесной полевки разных видов, каковы особенности структурной организации железы и механизмы секреции пинеальных гормонов, до настоящего времени остается неизученным.

Цель работы – оценить морфофункциональное состояние шишковидной железы у трехнедельных сеголеток-самцов разных видов лесной полевки.  

            Материал и методы исследования

            Работа выполнена на трехнедельных сеголетках трех видов лесной полевки (n=8) в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (1977). Детеныши-самцы, рожденные от изъятых из природной среды самок, содержались при естественном освещении и выводились из эксперимента в 1000–1130 ч путем декапитации. После отсепаровывания кожи, перерезки в области лобного шва, симметричного кругового вскрытия в направлении от лобной части к затылочной, отламывания костей свода черепа шишковидная железа отделялась от мозговых оболочек. На 2 ч выделенный материал погружался в смесь 4% параформальдегида и 2,5% глютаральдегида на 0,1М какодилатном буфере (рН 7,4, 4⁰С), в течение 2 ч постфиксировался в 1% OsO4 на 0,1М какодилатном буфере (рН 7,4, 4⁰С), обезвоживался в этиловом спирте и заключался в смесь смол эпон–аралдит. Срезы изготавливались на ультратоме «Leica EM UC7» (Австрия). Полутонкие срезы, окрашенные азуром II, изучали в микроскопе «Primo Star» («Carl Zeiss», Германия) с цифровой фотокамерой G-10 («Саnon», Япония) и программным обеспечением «Axio Vision» («Carl Zeiss», Германия). В каждом срезе в 10 полях площадью 0,016 мм2 измеряли ядра, ядрышки пинеалоцитов. Ультратонкие срезы, контрастированные уранилацетатом и цитратом свинца, исследовали в трансмиссионном микроскопе «JEM-100 СХ II» (JEOL, Япония). С помощью тест-системы, соответствующей 47 мкм2 среза при увеличении ×25000, в 10 случайно отобранных пинеалоцитах измеряли удельный объем органелл. Данные морфометрии обрабатывали с помощью пакета программ «Statistica for Windows», версия 6.1 (StatSoft Inc., США). Для кариометрических показателей вычисляли среднее значение М, стандартное отклонение s, оценивали значимость различий по t-критерию Стьюдента. Для органеллометрических показателей вычисляли медиану Ме, 25%-й и 75%-й квартили. Значимость различий оценивали по U-критерию Манна–Уитни на уровне p<0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

            У трехнедельных самцов весенне-летней и позднелетней генераций разных видов лесной полевки шишковидная железа не разделена на дольки соединительно-тканными перегородками. В паренхиме численно преобладают пинеалоциты. Астроцитов на порядок меньше. Капилляры с фенестрированным эндотелием, облегчающим проникновение гормонов в кровь, и сплошной базальной мембраной. В перикапиллярном пространстве располагаются тонкие пучки коллагеновых волокон, отростки астроцитов, булавовидные окончания отростков пинеалоцитов, нервные волокна, нейро-железистые окончания, преимущественно адренергические с гранулярными синаптическими пузырьками (рис. 1).

            В месте залегания нейро-железистых окончаний в цитоплазме пинеалоцитов выявляются синаптические ленты и сферы с плотной сердцевиной, окруженной мелкими светлыми синаптическими пузырьками диаметром 50 нм, что по данным литературы [7] свидетельствует о «функциональной зрелости» гормонпродуцирующих клеток. Кроме того, в цитоплазме пинеалоцитов, бедной органеллами мембранного строения, обнаруживаются скопления полисом, пучки микротрубочек. Крупные митохондрии имеют широкие продольно и поперечно ориентированные кристы и частично просветленный матрикс (рис. 2).

            Юные пинеалоциты имеют узкие перикарионы, бедные органеллами. Оболочка их ядер не образует заметных складок. В пинеалоцитах, дифференцирующихся в светлые клетки типа Ia, гранулярная часть ядрышек и наружная ядерная мембрана используются для построения комплексов гранулярной эндоплазматической сети, комплекс Гольджи редуцируется и состоит из мелких диктиосом (рис. 3).

            В пинеалоцитах, дифференцирующихся в светлые клетки типа Ib, выявляются крупные стопки Гольджи, одиночные цистерны гранулярной эндоплазматической сети и гранулярные секреторные везикулы диаметром 150 нм. Возможно, что гранулярные эндокринные везикулы транспортируют из комплекса Гольджи антигонадотропный пептид и белок, связывающий мелатонин [7] (рис. 4).

Рис. 1. Фрагмент шишковидной железы красной полевки. КВ – коллагеновые волокна, НЖО – нейро-железистое окончание с гранулярными синаптическими пузырьками, Пц – участок цитоплазмы светлого пинеалоцита, Ф – фенестры, Энц – эндотелиоцит капилляра, ограниченного сплошной базальной мембраной. Электронограмма

 

Рис. 2. Фрагмент шишковидной железы рыжей полевки. НЖО – нейро-железистые окончания, Мт – микротрубочки в цитоплазме пинеалоцитов, Мх – митохондрии,

Пс – полисомы, СЛ – синаптические ленты, СС – синаптические сферы. Электронограмма

           

Рис. 3. Юный светлый пинеалоцит с узким перикарионом, бедным органеллами, и пинеалоцит, дифференцирующийся в клетку типа Iа рыжей полевки: ГЭС – формирующийся комплекс из параллельных цистерн гранулярной эндоплазматической сети, КГ – комплекс Гольджи, состоящий из мелких диктиосом, Мх – митохондрии, Я – ядра, Як – ретикулярное ядрышко в ядре дифференцирующейся клетки. Электронограмма

 

Рис. 4. Часть светлого пинеалоцита типа Ib красно-серой полевки: ГЭС – цистерна гранулярной эндоплазматической сети, КГ – развитый комплекс Гольджи, Я – ядро, стрелки – секреторные везикулы с плотной сердцевиной и светлым ореолом. Электронограмма

            Темные пинеалоциты типа II, не содержащие секреторных везикул, синаптических сфер и лент, могут рассматриваться как несекретирующие [7]. Светлые пинеалоциты типа Ib проявляют признаки нейрокринной секреции, типа Iа – эпендимоподобной и нейрокринной секреции, в них также обнаруживаются везикулы, производные комплекса Гольджи, с «песчинками», смещение которых, возможно, оказывает влияние на функционирование синаптических лент, сфер, секрецию пинеальных гормонов [3, 4, 5].

            При сравнении кариометрических и органеллометрических показателей секреторной активности пинеалоцитов типа Ib у трехнедельных самцов разных видов лесной полевки обнаруживается, что  наиболее крупные ядрышки и высокая плотность органелл в цитоплазме отмечаются у красно-серой полевки. Возможно, это связано с более продвинутой дифференцировкой небольшой части юных пинеалоцитов в зрелые неделящиеся эндокринные клетки. Пролиферация юных пинеалоцитов обеспечивает разрастание паренхимы железы и подготавливает ее к массированной секреции пинеальных гормонов, сдерживающих половое созревание [2, 6]. Умеренно развитая гранулярная эндоплазматическая сеть и митохондрии, слаборазвитый комплекс Гольджи у красной полевки и, наоборот, умеренно развитый комплекс Гольджи и слабо развитая гранулярная эндоплазматическая сеть, митохондрии у рыжей полевки, возможно, обусловлены менее продвинутой, чем у красно-серой полевки, дифференцировкой пинеалоцитов. У красной полевки, по-видимому, менее выражена нейрокринная секреция, у рыжей – более выражено разделение пинеалоцитов на Ia и Ib, поэтому в клетках Ib наименее развиты гранулярная эндоплазматическая сеть и митохондрии (таблица).  

Таблица

Межвидовые различия кариометрических показателей (M±s) и органеллометрических

(Ме (Q1–Q3), р<0,05) пинеалоцитов типа Ib у трехнедельных сеголеток лесной полевки

 

Вид	красная полевка (n=2)	красно-серая полевка (n=3)	рыжая полевка ( n=3)
SЯ, мкм2	55,0±6,1 p<0,001КС Р	48,1±3,0 p<0,001К Р	58,9±4,0 p<0,001К КС
dЯк, мкм	1,40±0,09 p<0,001КС	1,70±0,44 p<0,001К Р	1,40±0,07 p<0,001КС
VГЭС, %	4,04КС Р (3,96–4,10)	4,63К Р (4,55–4,83)	3,37К КС (3,26–3,42)
VМх, %	5,42КС Р (5,34–5,54)	9,18К Р (8,75–9,34)	4,52К КС (4,38–4,58)
VКГ, %	1,70КС Р (1,64–1,78)	5,19К Р (4,92–5,32)	1,98К КС (1,92–2,04)

Примечание. К – значимые различия с красной полевкой, КС – красно-серой, Р – рыжей, SЯ – площадь ядра, dЯк – диаметр ядрышка, VГЭС – удельный объем гранулярной эндоплазматической сети в цитоплазме, VМх – митохондрий, VКГ – комплекса Гольджи.

            Заключение 

            Таким образом, шишковидная железа трехнедельных сеголеток-самцов трех видов лесной полевки – красной, красно-серой и рыжей — проявляет морфологические признаки функциональной активности, эпендимоподобную и нейрокринную секрецию. В шишковидной железе наряду с юными пинеалоцитами выделяются два типа дифференцированных пинеалоцитов (тип I – светлые, тип II – темные), два подтипа гормонпродуцирующих светлых клеток (Ia и Ib). Пинеалоциты типа Ib имеют стопки Гольджи и одиночные цистерны гранулярной эндоплазматической сети. Пинеалоциты типа Ia содержат комплексы из параллельных цистерн гранулярной эндоплазматической сети и слабо развитый комплекс Гольджи. Нейрокринная секреция проявляется менее широко у красной полевки, разделение светлых пинеалоцитов на подтипы – у рыжей полевки. Красно-серая полевка наряду с юными пинеалоцитами, обеспечивающими разрастание паренхимы органа, имеет наиболее продвинутые в дифференцировке клетки, вырабатывающие пинеальные гормоны, сдерживающие половое созревание.    

  

Рецензенты:

Плешко Р.И., д.м.н., профессор, профессор кафедры морфологии и общей патологии ГБОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ, г. Томск;

Жданкина А.А., д.м.н., профессор кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии ГБОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ, г. Томск.