Сравнительная характеристика клеточных субпопуляций мозжечка серой жабы (Bufo bufo) в условиях антропогенного воздействия

Урбанизированные территории представляют собой набор особых, специфических условий обитания животных, что оказывает непосредственное влияние на особенности жизнедеятельности особей в популяции. В этой связи работы, посвященные влиянию антропогенных факторов, представляют собой особую ценность для понимания механизмов адаптации животных к существованию в новых трансформированных условиях [Замалетдинов, Файзуллин, 2008, с. 136].

Нервная система как главная интегративная система является наиболее чувствительной к изменению факторов среды обитания. Адаптационные перестройки на уровне нейроглиальных комплексов заключаются в поддержании стабильности белкового фонда клеток, накоплении и распределении в гиалоплазме рибонуклео-протеидных комплексов (РНП), поддержании внутриклеточных процессов регенерации.

Цель исследования – проведение сравнительного анализа вариабельности ней-роморфологических параметров на популяционно-клеточном уровне мозжечка серой жабы некоторых антропогенных биотопов Красноярского края.

Объект изучения – серая жаба ( Bufo Bufo ), распространенная в черневой и светлохвойной тайге, в островных лесостепях подтаежной зоны, а также в северных и южных лесостепях Средней Сибири. Предпочитает увлажненные интразональные биотопы (поймы крупных и малых рек, кочкарниковые болота, заболоченные и сенокосные луга; искусственные пруды) [Городилова, 2010, с. 11].

Отловлены две группы животных одного вида ( Bufo bufo ) из следующих биотопов Красноярского края: 1 группа – пойма р. Берешь, Шарыповский район (n=4, массой 35,7±1,5 г), 2 группа – пойма р. Канзыба, Курагинский район (n=7, массой 48.6±0.9 г). Поимка амфибий на биотопах проводилась в периоды максимальной активности земноводных на нерестилищах (период размножения) [Измерение и мониторинг …, 2003, с. 127].

Идентификация вида батрахофауны осуществлялась по морфологическим признакам при помощи определителей [Кузьмин, 1999, с. 153]. Земноводные помеща- лись в специальные контейнеры для транспортировки и доставлялись в лабораторию. Забор материала у амфибий осуществлялся с соблюдением правил Международной федерации по защите животных (Приложение к приказу МЗ СССР № 755 от 12. 08. 77; Приказ № 1179 МЗ СССР от 11.10. 1983 и № 267 МЗ РФ от 19. 06. 2003) под воздушно-эфирным наркозом путем декапитации головы или отсечения верхней челюсти с головным мозгом.

Головной мозг после извлечения из черепной коробки целиком помещали в фиксатор (жидкость Карнуа), затем заливали в парафин и на санном микротоме «Slide 2002» изготавливали серийные срезы толщиной 5–6 мкм, где проводили качественные реакции на рибонуклеопротеидные комплексы (РНП), окрашивали тионином по Нисслю, отражающие метаболическую активность нейронов. На гистологических препаратах с помощью микроскопа Zeiss Axioskop со встроенной видеокамерой и прилагаемым программным обеспечением количественными методами исследованы субпопуляции нейронов и глиоцитов слоев мозжечка амфибий.

Исследуемая структура – мозжечок, обеспечивающий регуляцию и координацию движений амфибий. Дифференцировку структур проводили по атласам мозга земноводных [Kemali, Breitenberg, 1969, с. 27]. Изучены линейные параметры клеток и их компонентов в нейронных популяциях (площадь сечения тела – Sт, цитоплазмы – Sц, ядра – Sя), а также структурный ядерно-цитоплазматический коэффициент (сЯЦК) как отношение Sя / Sц, отражающие морфологические особенности нейронов изучаемых слоев мозжечка у особей разных биотопов [Орлянская, 2005, с. 211]. Проанализированы плотность нейронов и глиоцитов на единицу фиксированной площади (1 мм2); глионейрональные индексы (число клеток сателлитной и свободной глии на один нейроцит). Глиальные компоненты, имеющиеся в каждом слое (свободная и сателлитная макроглия), выполняют важнейшую для нервных клеток вспомогательную функцию и обеспечивают связь нервных элементов с кровеносными сосудами, питание нейронов, выделение продуктов метаболизма, участие в восстановлении и внутриклеточной регенерации нервной ткани, обеспечение включения и поддержания компенсаторно-приспособительных механизмов [Verkhratsky, Butt, 2007, c. 201].

Подсчитывали число нейронов с разной степенью хромофилии цитоплазмы: нормохромные, гипохромные и гиперхромные. Определяли соотношение нейронов в зернистом слое с ядрышком в центре и на его периферии, что является одним из признаков, характеризующих интенсивность белкового синтеза [Волчков, 2002, с. 54]. Полученные результаты обработаны с использованием программы «Micro-med Statistica».

На гистологических препаратах в мозжечке амфибий выделяют три слоя: молекулярный, с редко встречающимися звездчатыми клетками (ЗК); ганглионарный, представлен аморфно расположенными крупными грушевидными нейронами – клетками Пуркинье (КП). Зернистый слой наиболее мощно выражен и представлен крупными клетками-зернами (КЗ).

В молекулярном слое мозжечка ЗК имеют наибольшую площадь профильного поля тела (10,6 ± 0,2) жабы группы 2, наименьшую (8,0 ± 0,25) – серые жабы группы 1. У особей разных биотопов сЯЦК находятся примерно на одном уровне. В ганглионарном слое показатели площади тела клетки варьируют от 26,9 ± 0,6 до 30,0 ± ± 0,7 у особей разных биотопов и достоверно различаются. Размеры площади цитоплазмы у серой жабы (группа 1) составили 15,8 ± 0,3 мкм2, у особей другого биотопа (группа 2) – показатели ниже (14,9 ± 0,5). Площади ядер у особей серой жабы разных биотопов варьируют в пределах от 11,1 ± 0,5 мкм2 до 14,9 ± 0,5 мкм2. В этом слое сЯЦК клеток составил от 0,7 у жаб группы 1 до 1,1 у жаб группы 2, т. е. цитоплазма во всех КП превышает площадь ядра в 1,4 и 1,0 раз соответственно. Зернистый слой характеризуется КЗ с показателями площади тела 6,9 ± 0,1 у жаб группы 1 и достоверно выше 11,1 ± 0,3 у жаб группы 2. Незначительно различаются сЯЦК у серой жабы из обоих биотопов – 1,1 ± 0,03 и 1,2 ± 0,03 (табл.).

Таблица

Сравнительные морфологические характеристики нейронных популяций слоев мозжечка серой жабы ( Bufo bufo )

Примечание: Sт – площадь профильного поля тела клетки; Sц – цитоплазмы, Sя – ядра сЯЦК – структурный ядерно-цитоплазматический коэффициент; M – среднее; s – ошибка среднего; ρ – плотность; своб. – свободная глия; сат. – сателлитарная глия; ГНИ – глионейро-нальный индекс; * – достоверность различий по сравнению с показателями особей поймы р. Берешь, Шарыповский район, р < 0,05.

Показатели плотности ЗК молекулярного и КП ганглионарного слоев у жаб группы 1 выше, чем жаб группы 2, в 3,6 и 2,2 раза соответственно. В зернистом слое этот показатель преобладает у жаб группы 2 в 1,3 раза. Плотность свободных и саттелитных глиоцитов молекулярного (1684,5 ± 67,6 и 2024,0 ± 101,4) и ганглио- нарного (1853,5 ± 54,5 и 3674,2 ± 81,6) слоев преобладает у жаб группы 1, что указывает на повышенную интенсивность пролиферативных процессов. ГНИ в системе «нейрон – свободный глиоцит» в молекулярном слое у жабы группы 2 в 1,6 раза выше, чем у жаб группы 1. В системе «нейрон – саттелитный глиоцит» этот показатель преобладает у жаб группы 1 в 2,0 раза. Показатели ГНИ свободных глиоцитов в ганглионарном слое у жаб обоих биотопов достоверно не различаются и составили 0,7. Показатели ГНИ саттелитных глиоцитов преобладают у серой жабы группы 1 в 2,3 раза по сравнению с жабами группы 2, что отражает высокую пролиферативную и миграционную активность глиальных компонентов (табл.).

В популяциях КП по оценке хроматофильной субстанции у особей серой жабы Курагинского района преобладал нормохромный тип клеток, на фоне которых чаще встречались темные (гиперхромные) и реже светлые – (гипохромные) нейроны. У особей Шарыповского района преобладал гиперхромный тип клеток с меньшим количеством нормохромных и гипохромных клеток, что указывает на включение компенсаторно-приспособительных реакций (табл.).

В популяции КЗ у особей серой жабы из обоих биотопов доминировали нейроны с умеренно средним и средневысоким содержанием глыбок хроматина, что отражает умеренный процесс экспрессии генов и белоксинтезирующей системы в нервных клетках, позволяя преодолевать испытываемые воздействия и поддерживать жизнеспособность хладнокровных животных в меняющихся условиях обитания (табл.).

В популяциях КЗ преобладали нейроны со смещенным к периферии ядрышком: 68 % у серой жабы группы 1 и 52 % у особей группы 2, что свидетельствует о некотором понижении процессов белкового синтеза в клетках данного слоя.

Полученные морфометрические характеристики нейроглиальных популяций мозжечка серой жабы можно рассматривать как оптимальный вариант, обеспечивающий функционирование нервной системы организмов амфибий, направленной на поддержание относительного динамического равновесия в условиях испытываемого антропогенного воздействия.

Адаптивный потенциал особей разных видов определяется преимущественно наследственно обусловленными особенностями их физиологии, спецификой структуры полиморфизма видов и популяций. Индивидуальная приспособляемость и пределы ее изменчивости являются переадаптивной основой устойчивости особей определенного вида к условиям дестабилизированной среды. В условиях современных экосистем мобильные внутриклеточные перестройки на уровне нейроглиальных популяций могут способствовать адаптивному успеху их носителей. Таким образом, знания об особенностях функционирования и физиологических перестройках видов позволяют оценить степень антропогенной трансформации и составить возможный сценарий преобразования структуры сообществ и популяций животных в условиях стремительных преобразований условий среды.