Патология тканей земляники лесной (Fragaria vesca L. ) при заражении популяциями нематод двух видов - Ditylenchus dipsaci (Kuhn,1857) и Aphelenchoides fragariae (Fisher, 1894)

ОСОБЕННОСТИ РЕГУЛЯЦИИ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ У ПАЦИЕНТОК С ГНОЙНЫМИ ВОСПАЛИТЕЛЬНЫМИ ЗАБОЛЕВАНИЯМИ ПРИДАТКОВ МАТКИ

Шестеперов А.А., Сорокина Е.А., Начева Л.В.

Лаборатория фитогельминтологии ГНУ ВИГИС Россельхозакадемии,

г. Москва,

Кемеровская государственная медицинская академия,

г. Кемерово

ПАТОЛОГИЯ ТКАНЕЙ ЗЕМЛЯНИКИ ЛЕСНОЙ

Гистологическое изучение постоянных препаратов, приготовленных из листа земляники лесной, зараженной двумя видами паразитических фитонематод - Ditylenchus dipsaci и Aphelenchoides fragariae. В сравнении с контрольными образцами описали патоморфологию клеток и тканей пораженного растения. При непосредственном контакте нематода механически разрушает клетки растения-хозяина, а при более длительном взаимодействии наблюдаются патологические изменения в отдаленных системах растительных клеток и тканей.

Ключевые слова: фитонематоды - Ditylenchus dipsaci и Aphelenchoides fragariae; фитонематодозы; афиленхоз; дитиленхоз; функциональная патология растений; гистопатология листа земляники.

Shesteperov A.A., Sorokina E.A., Nacheva L.V.

Laboratory of phytohelmintology Russian agricultural academy, Moscow Kemerovo State Medical Academy, Kemerovo

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

PATHOLOGY OF THE FABRIC STRAWBERRY TIMBER

WHEN POISONING POPULATION NEMATODES TWO TYPES - DYTYLENCHUS DIPCACI

Gistological study constant preparation, prepared from sheet of the strawberry timber, infected two types parasit phytonematodes - Ditylenchus dipsaci and Aphelenchoides fragariae. In comparison with checking sample have described pathomorphology hutches and fabric struck plants. Under direct contact nematodes mechanically destroys the hutches of the plant-host, but pathological changes exist under more long interaction to remote system of the vegetable hutches and fabric.

Key words: phytonematodes - Ditylenchus dipsaci and Aphelenchoides fragariae; phytonematodosis; aphelenchosis; ditylenchosis; functional pathology of the plants; histopathology sheet of the strawberry.

Интерес к отдельным видам паразитических нематод растений находится в прямой зависимости от местной сельскохозяйственной практики и региональной флоры. Кемеровская область имеет значительные биологические ресурсы в виде леса, лекарственных, технических и пищевых растений. Поэтому, несмотря на наличие в этой области огромного количества ценных лекарственных растений, нет централизованного сбора и заготовки фитосырья. Нами не обнаружено литературных сведений о зараженности растений Кузбасса эндопаразитами, хотя в целом по фитогельминтам есть научные данные, касающиеся преимущественно зараженности сельскохозяйственных растений, но не затрагивающие вопросы лекарственных фитообьектов. В то же время, не изучены морфофункциональные механизмы взаимодействия паразитических фитонематод с растением-хозяином. Именно этот аспект имеет большое научно-практическое значение для разработки новых методов и способов лечения и профилактики фитонематодозов растений.

Ассортимент лекарственных растений, включенных в государственный реестр и разрешенных к использованию в научной и традиционной медицине, достаточно широк. Мы изучали растения, которые используются и как лекарственное сырье, и как важная сельскохозяйственная культура или как культивируемое декоративное растение [1, 2]. В данной работе в качестве исследования был использован фи-тообьект — земляника лесная (Fragaria уе8са L.), имеющая ценные лекарственные свойства, широко используемая в народной медицине и входящая в перечень лекарственных трав Государственной Фармакопеи.

Fragaria уе8са L. — многолетнее низкое травянистое растение из семейства розоцветных Rosaceae с коротким корневищем и многочисленными тонкими корнями. Цветущие стебли прямостоячие. Цветки белые, крупные, собраны в щитковидные соцветия. Листья сложные, тройчатые, крупнозубчатые. Плоды — яйцевидной или почти конической формы, неправильно называемые земляничиной, многоорешки, образованы мясистым цветоложем, ароматные, красные, повислые, с многочисленными плодиками-орешка-

ми. Встречается на лесных опушках, полянах, вырубках, лугах, среди кустарников в лесной и лесостепной зонах Кемеровской области.

Плоды земляники (Fructus Fragariae) содержат сахара (до 15 %), аскорбиновую (50 мг%) и фолиевую кислоты, пиридоксин, каротиноиды (5 мг%), следы тиамина, пектины, флавоновые и дубильные вещества, органические кислоты (1,3-1,6 %) — яблочную, лимонную, салициловую, хинную и др., эфирное масло, фитонциды, фосфорнокислое железо, алюминий, хром, медь, марганец. В листьях (Folia Fragariae) обнаружены эфирное масло, дубильные вещества (9 %), следы алкалоидов, каротин, аскорбиновая кислота (120-200 мг%) [3]. Листья и цветки входят в состав БАДов.

В народной медицине используют плоды земляники, которые оказывают слабое мочегонное действие, способствуют уменьшению в организме мочевой кислоты и ее солей. Рекомендуют их, главным образом, при почечнокаменной болезни и подагре. Свежие плоды — ценный диетический продукт при атеросклерозе, гипертонии, гастритах, язвенной болезни желудка, атонических запорах, нарушениях солевого обмена [4]. Водный настой листьев (из расчета 2 столовые ложки травы на 2 стакана кипятка) применяют как кровоостанавливающее средство при обильных менструациях и маточных кровотечениях, для полоскания полости рта при гингивосто-матите, пародонтозе, неприятном запахе.

Экспериментально установлена способность настоя листьев расширять периферические сосуды, несколько снижать кровяное давление, замедлять ритм и усиливать амплитуду сердечных сокращений, повышать тонус мускулатуры матки. Есть сведения, что отвар и настойка листьев растения оказывают успокаивающее действие. Отвар из листьев экспериментально применялся при лечении злокачественных новообразований, в частности, при раке гортани.

В справочнике «Зеленая аптека Кузбасса» [5] приводятся различные рекомендации использования земляники лесной. Водный настой листьев и корневищ применяют при гастритах, поносах, катарах толстого кишечника, сопровождающихся поносами и запорами, воспалении тонких кишок, желтухе, геморрое. Свежие плоды рекомендуют при гипертонии, запорах, поносах, малокровии, общем упадке сил, цинге и других заболеваниях; отвар цветков — при заболеваниях сердца, а отвар всего растения — при фибромиоме матки. Клизмы и обмывания отваром листьев используют при кровоточащих и воспаленных

Корреспонденцию адресовать:

НАЧЕВА Любовь Васильевна,

650029, г. Кемерово, ул. Ворошилова, 22а,

ГОУ ВПО «КемГМА Росздрава».

Тел.: раб. 8(3842) 62-58-76, сот. +7-903-907-27-22. E-mail: nacheva.48@mail.ru

геморроидальных узлах, а компрессы и примочки — для лечения кровоточащих ран. Распаренные листья, приложенные к застарелым ранам и язвам, очищают: их от гноя и ускоряют заживление. Настой плодов применяют как антисептическое средство при заболеваниях полости рта и горла, сок плодов — при сыпях, экземе, небольших ранах, угрях, лишаях, пигментных пятнах (у некоторых людей земляника вызывает аллергические реакции), Компресс из настоев листьев — эффективное косметическое средство, очищающее кожу лица.

Дикорастущие и культивируемые растения земляники лесной поражаются различными экто- и эндопаразитами, причем значительный ущерб плантациям приносят именно паразитические фитонематоды, вызывая трудноискоренимое заболевание — фитонематодоз.

Фитонематоды паразитируют в органах растений и образуют определенный специфический комплекс экологических групп. Нематоды связаны с развивающимся растением, как со средой обитания, так и посредством своего жизненного цикла. В результате, вредят растению, вызывая его гибель, либо значительно нарушая его развитие [6].

Цель исследования — изучить механизмы патогенного воздействия паразитических нематод на тканевые системы растения-хозяина (земляника лесная — Fragaria vesca L.), имеющего лекарственную ценность, и описать патоморфологию клеток и тканей пораженного растения в сравнении с растением, не-инвазированным нематодами.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Материалом служили: земляника лесная — Fragaria vesca L., взятая из экспериментальных исследований д.б.н., профессора А.А. Шестеперова (лаборатория фитогельминтологии Всероссийского НИИ гельминтологии им. академика К.И. Скрябина). Фитообъекты были искусственно заражены популяциями нематод: Ditylenchus dipsaci и Aphelenchoides fragariae. Отбирали хорошо развитые листья Folia Fragariae, прекратившие свой рост, с определенно локализованным участком поражения, а именно такие, у которых были опухоли, как в средних листочках, так и на черешках и рахисах (общих черешках). Фиксировали материал в 40 % этаноле. Для заливки препарата отбирали определенные части растительного объекта, исследовали среднюю часть органа: пластинку листочка разрезали через центральную жилку, рахис — от середины в акропетальном направлении, столон — в середине гипоподия. Исследуемый материал заливали в парафин. Получали

срезы толщиной 6-7 мкм, из которых получали постоянные гистологические препараты для исследования. Окрашивали гематоксилином Эрлиха-эозином, изучали в световом микроскопе, производили микрофотосъемку цифровой фотокамерой. Из серии микропрепаратов, полученных от каждого объекта, под микроскопом выбирали 6-8 типичных срезов, по которым вели основные гистологические описания. Было изучено более 2000 микропрепаратов, изготовленных из среднего листочка, рахиса, столона.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Процесс заражения нематодой растения состоит из двух стадий. Первая стадия — вторжение паразита в ткани растения, вторая — развитие определенных взаимоотношений между паразитом и хозяином. Изучение отношений паразит-хозяин в отношении фитонематод имеет определенные трудности в силу микроскопических размеров фитонематод, невозможности постановки эксперимента «in vivo» в силу ограниченных технических возможностей и определенных биологических свойств фитонематод и растительного объекта. Кроме того, зачастую трудно отличить непосредственное воздействие нематод на ткани растения-хозяина от реакции естественного неспецифического иммунитета растительного организма. Реакция растения-хозяина на инвазию того или иного гельминта внешне проявляется по-разному: образование галлов, мацерация тканей, некроз. Эти внешние проявления взаимоотношений в системе «паразит-хозяин» зависят от специфики паразита [7].

Каждая фитопатология с участием паразитических фитонематод представляет собой отдельную проблему, поэтому для данного исследования мы выбрали дитиленхоз и афиленхоз земляники, вызываемые инвазиями нематод Ditylenchus dipsaci и Aphelencho-ides fragariae, соответственно. Изучение функциональной морфологии взаимоотношений «паразит-хозяин» на примере паразитирования этих фитогельминтов имеет большое значение для борьбы и профилактики фитонематодозов земляники, а также и определенный интерес с точки зрения эволюции паразитизма фитонематод.

На первом этапе, при проникновении и миграции нематод, в тканях земляники происходят неспецифические изменения: разрыв клеточных стенок, образование полостей, гипертрофия клеток паренхимы с утолщением их стенок. Нематоды повреждают молодые листочки и жилки листа земляники. В ходе онтогенеза этих органов очаг повреждения увеличивается, захватывая покровные, основные, механические ткани и проводящую систему растения.

Сведения об авторах:

ШЕСТЕПЕРОВ Александр Александрович, доктор биол. наук, профессор, зав. лабораторией фитогельминтологии, ГНУ ВИГИС Россель-хозакадемии, г. Москва, Россия.

СОРОКИНА Елена Александровна, аспирант, кафедра общей биологии с основами генетики и паразитологии, ГОУ ВПО «КемГМА Росз-драва», г. Кемерово, Россия. E-mail: sorokinakem85@ mail.ru

НАЧЕВА Любовь Васильевна, доктор биол. наук, профессор, зав. кафедрой общей биологии с основами генетики и паразитологии, ГОУ ВПО «КемГМА Росздрава», г. Кемерово, Россия. E-mail: nacheva.48@mail.ru

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

Локальное разрушение эпидермы, разрыхление колленхимы и паренхимы, возникновение мацерации и образование полостей, гипертрофическое разрастание, а затем разрушение паренхимы — это основные патологические изменения, возникающие в зонах очага повреждения. Установлено, что некроз в зоне поражения часто возникает в результате вторичной инфекции.

Анализ результатов измерения клеток и микрофотографий позволил отметить характерные деструкции, которые возникают в различных участках тканей листа и столона земляники. Механическое и химическое воздействие стеблевой и земляничной нематод на ткани земляники вызывает сходное преобразование ее клеток, как в центре очага повреждения, так и на его периферии. Первые изменения, которые отмечены в молодых листьях, проявляются в виде разрушений («разрывов») наружных или деформаций наружных, внутренних и боковых стенок клеток эпидермы. Разрушение клеток эпидермы начинается с абаксиальной стороны пластинки, где расположены более мелкие клетки. Клетки эпидермы адаксиальной стороны листа, расположенные над очагом повреждения, удлиняются более чем в два раза. Наружные стенки верхней и сохранившейся нижней эпидермы утолщаются, превышая толщину здоровых клеток на 1,5-2 мкм.

Столбчатая паренхима на периферии очага повреждения становится рыхлой, ее клетки (в молодых листьях) укрупняются. В очагах повреждения возможно полное отсутствие клеток, определяемых как столбчатая паренхима, мезофилл приобретает иную конфигурацию, клетки меняют форму и окраску, изменяя тинкториальные свойства. Разрушение мезофилла приводит к образованию обширных полостей. Отмечено, что в пластинках пораженных листьев развитие механической ткани преобладает над ее развитием в пластинках здоровых листьев.

Клетки губчатой и столбчатой паренхимы, ранее в норме округлые, меняются по форме, могут быть то лопастными, то удлиняются в радиальном направлении десятикратно. Клетки губчатой паренхимы отечны и ее межклетники увеличиваются в размерах, сливаются друг с другом и образуют полости (рис. 1).

В связи с дитиленхозом в ткани листа, отмечено разрастание элементов проводящей системы, то есть типичная гипертрофия. Сосудисто-волокнистые пучки поддерживаются тяжем, состоящим из клеток колленхимы и основной паренхимы. Прилегающие к сосудистому пучку клетки паренхимы гипертрофированы, имеют утолщенную клеточную стенку. Отложение лигнина на стенках сосудов происходит не-

Рисунок 1

Фрагмент листа земляники лесной, пораженной фитонематодой Оку!епсИиБ ^рБаа

Примечание: СтП - Столбчатая паренхима гипертрофирована, ГП - отек губчатой паренхимы, ВЭ -деструкция верхнего эпидермиса, С-сосуд на стадии лигнизации, Хп-пролиферация хлоропластов.

Микрофото. Увел. ок. 7хоб.20. Окраска кристаллическим фиолетовым.

равномерно, близлежащие сосуды различны по интенсивности лигнификации (рис. 1). Ситовидные трубки увеличены в размере, поры расширены. Наблюдается пролиферация хлоропластов, их деформация, резко отличная от нормы, то есть пластиды приобретают, вместо округлой, угловатую неправильную форму. Также присутствует нехарактерное для хло-ропластов матовое свечение-опалесценция, что свидетельствует об изменении коллоидного состояния содержимого клетки. Гипертрофическое разрастание усиливает защитную роль проводящей системы и указывает на повышенную функциональную активность, что может быть свидетельством их участия в детоксикации растения при данных нематодозах. Также под действием стеблевой нематоды в зоне повреждения основная паренхима жилок листа способна к высокой ростовой активности. Эти морфологические изменения возникают не при непосредственном контакте с паразитом, а на определенном расстоянии от него, что мы называем «дистанционной патологией», являющейся результатом реактивности организма хозяина в целом, играя роль защитного и адаптивного барьера в системе паразит-хозяин.

При афиленхозе патологические процессы, в общем, сходны с патологией при дитиленхозе, но имеют и свои специфические отличия. На гистологических препаратах земляники лесной, зараженной А. й^а-

Information about authors:

SHESTEPEROV Alexander Alexandrovich, the doctor of biological sciences, professor, the chief of laboratory of phytohelminthology, Russian agricultural academy, Moscow, Russia.

SOROKINA Helen Aleksandrovna, the post-graduate student, department of general biology with the bases of genetics and parasitology, Kemerovo State Medical Academy, Kemerovo, Russia. E-mail: sorokinakem85@ mail.ru

NACHEVA Lyubov Vasilyevna, the doctor of biological sciences, professor, chief of the department of general biology with the bases of genetics and parasitology, Kemerovo State Medical Academy, Kemerovo, Russia. E-mail: nacheva.48@mail.ru

ОМёшта Mediciinn<L=ss T. 10 № 2 2011

43

пае, нами обнаружено, что значительное количество нематод располагается возле сосудов проводящего пучка, стенки которого утолщены. Клетки столбчатой паренхимы имеют аномальные размеры и форму (рис. 2). В месте инвазии плотный слой клеток верхнего эпидермиса разрушается, по ходу движения фитонематоды в столбчатой и губчатой паренхиме образуются полости — «каверны». В палисадных клетках встречаются включения, окрашенные базофильно, и находятся, как правило, с той стороны, которая обращена к паразиту. Возможно, что это продукты метаболизма нематод, которые оказывают токсическое действие на жизнедеятельность клеток. Клетки губчатой паренхимы, локализованные ближе к сосудистому пучку, склерозированы, хлороп-ласты окрашены в золотисто-желтый цвет и обнаруживают свойство опалесценции, что является аномальным явлением. Сами сосуды отечные, наблюдается его закупорка базофильным веществом. Межклетники заполнены клейким содержимым. Клетки губчатой паренхимы как будто склеены между собой в небольшие группы, что нехарактерно для неинвазиро-ванного растения (рис. 2).

В результате инвазии паразитическими нематодами происходит утолщение стенок эпидермы земляники, и гладкая кутикула становится гребенчатой, что визуально выглядит как «гофрировка» листа (это является одним из диагностических признаков поражения фитонематодой).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Микроморфологические исследования показали, что при инвазии фитонематодами Ditylenchus с!1р-8ас1 и Aphelenchoides й^айае листа земляники лесной (Fragaria vesca L.) клетки и ткани данного растительного органа претерпевают изменения структуры

Рисунок 2

Фрагмент листа земляники лесной, пораженной фитонематодой Aphelenchoides <гадгасеае

Примечание: Н - фитонематода, ВЭ - верхний эпидермис поврежден, СтП - аномалия клеток столбчатой паренхимы, ГП - отек губчатой паренхимы.

Микрофото. Увел. ок. 7хоб.20. Окраска гематоксилин Эрлиха-эозин.

и функции. Морфофункциональные нарушения в растении-хозяине проявляются как при непосредственном контакте с телом нематоды, так и на расстоянии, что указывает на реактивность организма растения-хозяина в целом. Если при первичном воздействии нематоды (механическое повреждение стилетом фитогельминта) деструктивные разрушения клеток происходят в результате питания паразита, то «дистанционная патология» отдаленных тканей и клеточных систем является адаптивной ответной реакцией растительного организма на секреты нематод.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Сорокина, Е.А. Вопросы фитогельминтологии лекарственных растений /Е.А. Сорокина, Д.Н. Шпанько //Медицинский вестн. Башкортостана. - 2006. - Т. 4, Спецвып. № 1. - С. 184186.

2. Сорокина, Е.А. Изучение взаимосвязи между семейственной принадлежностью лекарственных растений и их склонностью или устойчивостью к поражениям внутренними паразитами /Е.А. Сорокина, Д.Н. Шпанько //Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: сб. науч. тр. - Пятигорск, 2007. - Вып. № 62. - С. 112-113.

3. Яковлев, Г.П. Лекарственное растительное сырье. Фармакогнозия: учеб. пособие /Г.П. Яковлев, К.Ф. Блинова. - СПб., 2004. - 765 с.

4. Пастушенков, Л.В. Лекарственные растения /Л.В. Пастушенков, А.Л. Пастушенков. - Л., 1990. - 384 с.

5. Крылов, Г.В. Зеленая аптека Кузбасса /Г.В. Крылов, Э.В. Степанов. -Кемерово, 1975. - 232 с.

6. Кирьянова, Е.С. Паразитические нематоды растений и меры борьбы с ними /Е.С. Кирьянова, Э.Л. Кралль. - Л., 1969. - Т. 1. - 447 с.

7. Шестеперов, А.А. Карантинные фитогельминтозы /А.А. Шестепе-ров, Ю.Ф. Савотиков. - М., 1995. - Кн. 1. - 463 с.