Диссертация (Сравнительно-морфологическое исследование желточного синцитиального слоя в развитии костистых рыб), страница 4

Следующие авторы признавали образование ЖСС только изкраевых бластомеров: Кунингам, работавший на живых яйцах различных видов Gadus, Венкебаху Belone acus, М. Ковалевский у Polyacanthus, Райдер у Gadus, Уилсон у Serranus, Циглер наживых яйцах Labrax, Соботта на живых яйцах Belone, Cristiceps, Blennius, Crenilabrus, Gobius,Головин у Nerophis, Syngnatus, Syphostoma, Belone и Gobius, Камито у Oryzias latipes (Берг, 1899;Yamamoto, 1982; Kunz, 2004).

Берг замечает, что описание, сделанное Эллахером в 1872 можетсвидетельствовать, что у Salmonidae образование ЖСС происходит, как и у щуки, из краевых ивнутренних клеток нижнего ряда бластодермы. Указания на образование ЖСС форели из нижнихклеток бластодермы имеются также в работах Раубера, Гофмана, Берента, Самассы. В то жевремя, Геннеги и Головин говорили об образовании ЖСС у Лососевых только из краевых клеток(Берг, 1899).

По описанию Лонга, выполненному в 1980 году, у Salmo gairdneri на стадии 16-32бластомеров утрачивается синхронность между карио- и цитокинезом, образуется больше ядер,чем клеток, в центре бластодиска обнаруживается масса нераздробившейся цитоплазмы, а ядраЖСС образуют кольцо вокруг края бластодиска (Long, 1980a). Таким образом, до настоящеговремени нельзя исключить, что источником ядер ЖСС у некоторых видов костистых рыб могутслужить не краевые бластомеры, а внутренние клетки нижнего ряда бластодермы иликомбинация обоих источников (Kunz, 2004).В некоторых ранних работах говорится об участии «перибласта» в образовании крови,кровеносной и пищеварительной систем, энто- и мезодермы.

Однако уже в то время былиданные, показывающие, что ЖСС не участвует в образовании дефинитивных структур ивыполняет трофическую функцию (Берг, 1899; Yamamoto, 1982; Kunz, 2004). Дальнейшиеисследования подтвердили, что ЖСС является исключительно провизорной системой и неучаствует в образовании структур зародыша.Первые работы, посвященные морфогенетической функции «желтка», принадлежатМоргану. Они были выполнены на F. heteroclitus. Удаление половины или двух третей «желтка»(желточной сферы) не приводило к заметным эффектам, но дальнейшее уменьшение количества16«желтка» вызывало остановку развития (Trinkaus, Drake, 1956).

Первые данные о значимости«желточной клетки» для дорсализации зародыша были получены Оппенгеймер в 1936 году(Oppenheimer, 1947). Впервые процесс эпиболии (обрастания желточной сферы) был описан идокументирован рисунками К. М. Бэром (Oppenheimer, 1936).2.2.2. Образование ЖСС в онтогенезеОбразование ЖСС в эмбриогенезе Teleostei – это результат сегрегации одной из первыхклеточных линий. Судьба бластомеров, дающих ядра ЖСС, предопределена материнскимифакторами, в частности, sox17. У большинства изученных Teleostei ЖСС образуется на стадиях«морулы» или бластулы (у данио-рерио – средней бластулы) из материала краевых бластомеров,соединенных с желточной сферой цитоплазматическими мостиками (Рисунки 2, 5).

ОбразованиеЖСС обусловлено отсутствием цитокинеза между дочерними клетками краевых бластомеров иразборкой их предсуществующих мембран, в результате чего эти клетки объединяются всинцитий. Это очень быстрый процесс, который выглядит как «морфогенетический коллапс» сопусканием ядер краевых клеток бластодермы в ЖЦС. Активность цитоскелета регулируетсяRock1 и Slc3a2, но молекулярный механизм образования ЖСС до сих пор не ясен. Дляобразования ЖСС, вероятно, необходим повышенный уровень кальция в краевых бластомерахна стадиях от 512 бластомеров до стадии 1k (Kimmel, Law, 1985; Trinkaus, 1993; Hauptmann,Gerster, 1995; Webb, Miller, 2000, 2006; Gonzalez-Doncel et al., 2005; Li et al., 2010; Buzollo et al.,2011; Li et al., 2011; Chu et al., 2012; Takesono et al., 2012; Mizuno et al., 2013).У зародышей данио-рерио ЖСС формируется только из краевых бластомеров, какправило, во время 10-го цикла, иногда – во время 9-го цикла, у некоторых зародышей частьклеток входит в состав ЖСС на девятом делении, а остальные – на десятом делении.

В отдельныхслучаях одна или несколько клеток включается в состав ЖСС на 11 делении, но не позже. ЖССFundulus heteroclitus формируется на 8-11 делениях, чаще на 9 и 10, ЖСС O. latipes – на 10(Kimmel, Law, 1985; Kageyama,1986; Trinkaus, 1993).После образования ЖСС его ядра располагаются кольцом по краю бластодиска (Kimmelet al., 1995; Morrison et al., 2001). У Catostomus commersoni и S. gairdneri формируетсяцитоплазматическая «корона» из капель, соединенных друг с другом и с ЖСС, дающихветвящиеся выступы на поверхности желточной сферы (Long, Ballard, 1976; Long, 1980a).Возможны и другие варианты образования ЖСС. У Esox lucius нижний слой клетокбластодермы постепенно объединяется с богатым жировыми каплями «промежуточным слоем»цитоплазмы, лежащим под бластодермой. Затем, до начала гаструляции, краевые бластомерысливаются с ЖЦС (Берг, 1899).

Таким образом, у E. lucius в образовании ЖСС участвуют не17только краевые клетки бластодермы, но и центральные и последовательность образования ЖССиная, чем у большинства изученных видов. Эти данные были получены Бергом при помощигистологических методов, и было бы интересно исследовать образование ЖСС у E. lucius сиспользованием методов конфокальной микроскопии на целых зародышах, в т.ч. прижизненно.На данио-рерио и обыкновенном вьюне было показано, что распределение щелевыхконтактов между ЖСС и бластодермой изменяется в ходе развития, и в период гаструляции онипостепенно исчезают, дольше всего сохраняясь на периферии ЖСС (Dasgupta, Singh, 1981;Kimmel, Law, 1985; Розанова, Божкова, 1995; Bozhkova, Voronov, 1997).Рисунок 5.

– Образование ЖСС. Наружная и внутренняя области ЖСС. во – внутренняя областьЖСС, гк – глубинные клетки, дд – дорсальные детерминанты, дц – движение цитоплазмы, ж –желток, жсс – желточный синцитиальный слой, жцс – желточный цитоплазматический слой, ккб– краевая клетка бластодермы, ккс – клетка кроющего слоя, мт – микротрубочки, но – наружнаяобласть ЖСС, я – ядро ЖСС. (Solnica-Krezel, Driever, 1994 с изменениями; Sakaguchi et al., 2006,с изменениями).182.2.3.

Ядра ЖССПослеобразованияЖССегоядрапретерпеваютнесколькометасинхронныхмитотических делений. У данио-рерио происходит 2-3 деления, у Oryzias latipes - 4-5, у Fundulusheteroclitus - 5. У зародышей данио-рерио митотические деления прекращаются к стадиисферической бластулы, у S. gairdneri к стадии 6C (относится к периоду бластулы, бластодисксостоит из мелких клеток и имеет гладкую поверхность), у C. commersoni продолжаются доначальных стадий эпиболии (Ballard, 1973; Long, Ballard, 1976; Long, 1980b; Trinkaus, 1992;Kimmel et al., 1995; Kageyama, 1996; Mendieta-Serrano et al., 2013).Митотический цикл ЖСС данио-рерио растянут по сравнению с таковым у клетокбластодермы.

На F. heteroclitus показано, что время каждой интерфазы и каждого последующегоделения увеличивается, и некоторые ядра не претерпевают пятого деления. Митотическая волнапоследнего деления движется медленнее предыдущих. При делении ядер ЖСС для нормальногоразделения хромосом требуется ApoA-II (Trinkaus, 1992; Kimmel et al., 1995; Zhang et al., 2011).Ядра образуют ряды вдоль края бластодермы (5-6) у O. latipes, множество у Kryptolebiasmarmoratus и Takifugu rubripes (Gamo, Araki, 1961; Mourabit et al., 2011; Uji et al., 2011).Внутренняя область ЖСС у данио-рерио образуется в результате миграции ядер подбластодиск (Рисунок 5). Расстояние между ядрами ЖСС имеет большое значение дляпрохождения кальциевых волн в наружной области ЖСС и установления дорсовентральной оситела (Kimmel et al., 1995; Yuen et al., 2013).Для ЖСС Teleostei характерны очень крупные, полиплоидные ядра, причемполиплоидизация начинается еще в период бластулы.

У C. commersoni ядра начинаютувеличиваться в размере до завершения митотических делений. У O. latipes в ЖСС на стадиипоздней бластулы обнаружены ядра с диплодным (2С), тетраплоидным (4С) и октаплоидным(8С) содержанием ДНК. Последние две популяции возникли, по-видимому, в результате болеераннего прекращения митозов и последующей репликации ДНК уже без митозов. Во времяпозднего эмбриогенеза все эти ядра оказываются полиплоидными, содержащими от 8С до 64С иболее ДНК. Полиплоидизация ядер ЖСС обыкновенного вьюна происходит, вероятно, уже вконце периода бластулы, здесь обнаружена группа ядер плоидностью 5n и отдельные ядраплоидностью более 12n.

Содержание ДНК в ядрах ЖСС E. lucius может в 4 раза превышатьтаковое в ядрах клеток (Long, 1980b; Bachop, Schwartz, 1974; Корж и др., 1990; Kageyama, 1990,1996; Williams et al., 1996).Предполагается, что полиплоидизация ядер ЖСС O. latipes, C. commersoni и S. gairdneriосуществляется путем эндорепликации, а не в результате «слияния» ядер. Об этомсвидетельствует экспоненциальное увеличение содержания ДНК у O. latipes, и тот факт, что19число ядер ЖСС S. gairdneri не уменьшается. Тем не менее, некоторые авторы в нормальномразвитии Esox masquinongy ohioensis и других видов костистых рыб допускают «слияние ядер»ЖСС: если полюса разных митотических веретен в ЖСС перекрываются или находятся оченьблизко, наборы хромосом могут одеваться единой ядерной мембраной (Bachop, Price, 1971; Long,1980b; Kageyama, 1996).Количество ядер неправильной формы и плоидность возрастают в процессе развития.Ядра ЖСС разнообразны по форме, которая может быть сложной.