Влияние экзогенных гормональных соединений на развитие пресноводных гу-бок

Влияние экзогенных гормональных соединений  на развитие пресноводных губок

С.М. Никитина (Калининградский государственный университет)

Адаптивные и репродуктивные свойства в животном организме обеспечиваются при активном участии гормонального аппарата, который у представителей таксонов низкого филогенетического уровня только начинает изучаться [1]. В модельных экспериментах исследуется влияние гормонов, идентифицированных на других животных, на разные системы (репродуктивные, локомоторные и другие), что позволяет, по аналогии, судить о гормончувствительности животного. Основные молекулярные структуры в функциональных системах живых организмов [2, 3] обнаруживаются практически в полном наборе уже на самых ранних этапах эволюции. Эти структуры представлены ограниченным числом молекул и осуществляют одноименные элементарные функции у представителей многоклеточных и одноклеточных, высших эукариот и прокариот.

Губки обладают организменной и колониальной интеграцией, выражающейся в существовании координированной работы ирригационной системы. Губкам свойственны и восстановительные морфогенезы [4]. Пресноводные губки  это формы со слабо выраженной индивидуальностью зооидов. Интеграцию губок обеспечивают: связи через межклеточное вещество, прямые контакты между клетками, устанавливаемые с помощью странствующих клеток мезохила, и постоянные контакты, устанавливающиеся между клетками в эпителии и мезохиле. Интеграционные механизмы у губок еще не достигли уровня, который соответствует истинной нервной и гуморальной регуляции, но тем не менее они обеспечивают интеграцию многоклеточной индивидуальности, каковой являются многооскулумные губки.

Влияние различных препаратов на стадии жизненного цикла пресноводных губок изучено крайне недостаточно [5, 6]. Целые губки погибали в среде с резерпином, агрегаты, образованные соматическими клетками, нормально развивались, правда, медленнее чем, в контроле. Метилурацил, адреналин, ацетилхолин, резерпин и атропин влияют как на бластогенез (развитие пресноводной губки из геммул), так и на соматический эмбриогенез (развитие из групп соматически клеток).

Цель данного исследования - изучение влияния экзогенных гормональных соединений на развитие губок.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

В эксперименте были использованы следующие препараты с исходной активностью в 1мл (ип): окситоцин (ОКС) - 5ЕД; гифотоцин (ГФ) - 5ЕД; питуитрин (ПТ) - 5ЕД; маммофизин (МФ) - 3ЕД; префизон (ПФ) - 25ЕД; преднизолон (ПДН) - 30МГ в концентрации от 0,00002 до 20 мл ип/л среды содержания животных. Концентрация 0,02 мл ип/л среды принята нами условно как "норма" N.

Два вида губок - Spongilla lacustris L и Ephidatia mulleri Lieberkii; тип - Spongia; класс - Demospongia) были собраны в реке Немонин Полесского района Калининградской области в июне-июле 1989-1992 гг. Экземпляры: геммулы - 4560, колонии - 269, агрегации - 114.

Фиксировалось время прохождения основных стадий соматического эмбриогенеза и бластогенеза.

Бластогенез.



Соматический эмбриогенез.

1. Разрывы оболочек.





2. Агрегация диссоциированных 

клеток.



1. Агрегация диссоциированных 

клеток.

3. Образование устойчивых конгломератов.



2. Образование устойчивых конгломератов.

4. Образование спикул.



3. Образование спикул.

5. Образование водоносной системы.



4. Образование водоносной системы.

РЕЗУЛЬТАТЫ  ИССЛЕДОВАНИЙ

В контрольных группах губок прирост массы колонии был незначительным. Реакция колоний обоих видов на гормональные препараты в концентрации 0,2 мл ип/л среды очень сходна (табл. 1).

Таблица 1

Изменение массы (X±Sx грамм) тела Ephidatia mulleri

Среда

Масса, X±Sx



 начало опыта 

конец опыта (25 суток) 

Контроль

4,97±0,18

5,07±0,18

Окситоцин

4,54±0,19

6,70±0,14

Гифотоцин

5,15±0,18

6,92±0,15

Префизон

4,77±0,20

6,10±0,17

Питуитрин

4,76±0,28

5,69±0,17

Маммофизин

4,98±0,17

5,46±0,16

Преднизолон

4,76±0,25

3,71±0,12



Наибольшее действие на прирост массы тела колоний губок оказали окситоцин с гифотоцином (0,49 и 0,33 г/г начальной массы). В префизоне прирост составил 0,28 г/г исходной массы тела колонии. Влияние маммофизина и питуитрина еще слабее. Преднизолон в данной концентрации вызвал заметное и достоверное уменьшение массы тела колонии.

Продолжительность протекания первой стадии бластогенеза после 48-часового промораживания в контрольной группе 240±3.7 часа, без промораживания - 264±3,3 часа, что на 15±1,0 часа больше. При сходной тенденции реагирования на помещение промороженных и непромороженных геммул в среды с тремя концентрациями гормональных препаратов следует отметить достоверность различий сроков протекания первой стадии (раскрытия геммул) в эксперименте от контрольных сроков. Кроме того, непромороженные геммулы обладают большей чувствительностью к примененным гормональным препаратам, причем наибольшее сокращение сроков прохождения этой стадии (72 часа) отмечено в окситоциновой среде 0,2 мл ип/л среды. Преднизолон во всех трех концентрациях или не влияет или несколько затормаживает раскрытие геммул (от 8 до 24 часов). Прохождение геммулами второй и третьей стадий бластогенеза (агрегация диссоциированных клеток и образование устойчивых конгломератов) достоверно гормонозависимо (особенно в среде окситоцина 0,2 мл ип/л среды) и не связано с предварительным промораживанием геммул (табл. 2).

Таблица 2

Время (часы) протекания третьей стадии бластогенеза (без промораживания)

Среда

Концентрации



0,002

0,02

0,2

Окситоцин

48±1,3

48±1,4

24±0,7

Гифотоцин

48±1,2

48±1,0

48±1,3

Префизон

48±1,3

48±1,2

48±1,2

Питуитрин

64±1,1

64±1,1

64±1,2

Маммофизин

88±1,8

72±2,5

88±1,7

Преднизолон

88±1,4

88±1,2

112±2,4



Влияние гормональных препаратов на прохождение следующей стадии (образование спикул, то есть начало клеточной дифференцировки) выражено значительно слабее. В контрольной группе геммул время этой стадии (независимо от промораживания) - 136±3 часа. Самое выраженное укорочение в среде окситоцина и гифотоцина 0,2 мл ип/л среды (на 32 часа) - 104±1,6 часа. Преднизолон, как и в предыдущих случаях, в наивысшей концентрации тормозит (до 154±3 часа) прохождение четвертой стадии. Аналогичная картина и на стадии образования водоносной системы. Однако на этой стадии окситоцин и гифотоцин существенно ускоряют эту стадию: 164-168 часов по сравнению с 240-246 часами в контрольных группах.

Достоверных различий в суммарном времени прохождения бластогенеза промороженных (798 ± 4,6 часа) и непромороженных геммул (816 ± 6,9 часа) 

в контроле не установлено. Установлена гормонозависимость бластогенеза (табл. 3).

Таблица 3

Время (X±Sx часы) бластогенеза промороженных геммул

Среда

Концентрации



0,002

0,02

0,2

Окситоцин

608±7,7

596±4,0

495±7,3

Гифотоцин

620±4,3

614±5,8

541±4,3

Префизон

644±5,9

630±4,2

573±4,1

Питуитрин

692±7,3

690±7,6

682±4,5

Маммофизин

746±8,7

714±6,3

740±5,9

Преднизолон

810±8,8

824±5,0

880±9,4



Время, необходимое для агрегации диссоциированных клеток при соматическом эмбриогенезе (1 стадия), несколько меньше такового при бластогенезе (64±1,3 и 88±1,4 часа соответственно). Наибольшей чувствительностью диссоциированные клетки губок обладают к окситоцину и гифотоцину. На остальные гормональные препараты клетки реагируют только при концентрации 0,2 мл ип/л среды. Создается впечатление, что клетки и конгломераты клеток при соматическом эмбриогенезе менее чувствительны к гормональным препаратам, чем при бластогенезе. Смещается и порог чувствительности в сторону больших концентраций. Тем не менее все стадии соматического эмбриогенеза оказались в той или иной степени гормонозависимыми. Продолжительность соматического эмбриогенеза (табл. 4) существенно разнится от такового в контроле (616±5,7 часа).

Таблица 4

Продолжительность (часы) X±Sx соматического эмбриогенеза

Среда

Концентрации



0,002

0,02

0,2

Окситоцин

514±7,1

484±5,3

432±7,0

Гифотоцин

544±5,2

512±6,0

447±5,8

Префизон

592±5,1

576±7,2

520±3,5

Питуитрин

608±5,7

584±6,3

544±6,3

Маммофизин

616±7,4

608±4,6

584±9,1

Преднизолон

616±8,4

647±7,4

674±8,5

Проведенный анализ данных (табл. 5) о положительном (+) и отрицательном (-) влиянии различающихся концентраций гормональных препаратов окситоцинового ряда, префизона и преднизолона на изменение массы тела колонии, прохождение бластогенеза и соматического эмбриогенеза двух видов пресноводных губок.

Таким образом, чувствительность губок к нейрогормонам (окситоцин, гифотоцин), к сумме тропных гормонов аденогипофиза (префизон) и высоким концентрациям преднизолона не вызывает сомнений. Маммофизин и питуитрин вызывают ответную реакцию губок не при всех концентрациях.

Таблица 5

Чувствительность губок к гормональным препаратам  различной концентрации (мл ип/л)

Среда

Колонии

Бластогенез

Соматический эмбриогенез



0,2

0,002

0,02

0,2

0,002

0,02

0,2

Окситоцин

+

+

+

+

+

+

+

Гифотоцин

+

+

+

+

+

+

+

Префизон

+

+

+

+

+

+

+

Питуитрин

+=

+

+

+

=

=

+

Маммофизин

=

=

+

+

=

=

+

Преднизолон

-

=

=

=

=

=

-

Примечание. "="обозначает нейтральное отношение губок к соединениям.

Список литературы

1. Афонькин С.Ю. Межклеточное самораспознавание у простейших // Итоги науки и техники. М., 1991. Т. 9.

2. Наследов Г.А. Многовариантность осуществления элементарных функциональных задач и упрощение системы молекулярных взаимодействий как закономерность функциональной эволюции // Журнал эволюционной биохимии и физиологии. 1991. Т. 27. № 5.

3. Перцева М.Н. Молекулярные основы развития гормонкомпетентности. Л.: Наука, 1989.

4. Короткова Г.П. Морфогенезы у губок. Л.: Изд-во ЛГУ, 1981.

5. Суходольская А.Н., Сечникова И.Н. Влияние метилурацила на бластогенез и соматический эмбриогенез пресноводных губок. М.: Наука, 1984.

6. Дедов И.И. Механизмы регенерации и клеточного деления. М., 1971.