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.