Ультраструктурні і гістохімічні зміни в ізольованому м`язовому волокні літальної мускулатури бджоли в онтогенезі

Політ бджіл забезпечує асинхронна мускулатура - найбільш досконалий вид мускулатури безхребетних. Функціональна одиниця тут - багатоядерне м`язове волокно, що утворюється при ембріональному розвитку в результаті злиття окремих клітин. В основі його скорочення лежать конформаційні зміни внутрішньоклітинних білкових комплексів - актину і міозину. В результаті їх взаємодії відбувається гідроліз молекул АТФ, і хімічна енергія перетворюється в механічну роботу м`язового скорочення. З точки зору інтенсивності роботи (кількості використовуваної АТФ в одиницю часу) асинхронні літальні м`язи комах є найбільш раціональну механохимічеськую скоротливу систему.

Для вивчення особливостей структурної організації м`язових волокон в онтогенезі ми провели дослідження літальної м`язи медоносної бджоли методами світлової та електронної мікроскопії. Шматочки м`язової тканини об`ємом 1 мм³, а також окремі ізольовані м`язові волокна фіксували в 1% -ому розчині ОsО4 на веронал-ацетатному буфері (рН 7,4) по Колфілд і після стандартної проводки через спирти і ацетон заливали в аралдіт або Епон-аралдіт. Готували напівтонкої і ультратонкі зрізи, контрастували нітратом свинцю і переглядали в електронному мікроскопі JЕМ-100. Мірні показники органел (число в одиниці об`єму цитоплазми, об`ємні частки, площі поверхонь) визначали методами Е.Р.Вейбеля (1970) і Р.К.Данілова і В.Н.Сперанского (1988) безпосередньо на негативах, збільшених на збільшувачі «Білорусь »при Ку = 3,5. Активність АТФ-ази визначали методом Падікула і Герман при рН 9,4- сукцинатдегідрогенази (СДГ) - тетразоліевим методом Нахласа.

Поздовжня Крилова м`яз робочої бджоли За результатами електронно-мікроскопічних досліджень ми можемо подати такі дані (рис.1). На малюнку 1 представлені електроннограмми поздовжнього зрізу літальної мускулатури 30-добових робочих бджіл. Видно структурні компоненти м`язового волокна. Темні Z-диски ділять м`язове волокно на окремі саркомеров. В середині саркомера помітна вузька темна М-смужка. На електроннограмме видно відмінні риси асинхронних м`язових волокон: I диски практично не проглядаються, весь простір саркомера зайнято А диском. Між миофибриллами розташовуються плотнопрілегающіе великі мітохондрії. Відсутня саркоплазматическим мережу. Видно прилеглі до мітохондрій просвіти трахеол. На стадії лялечки площа м`язового волокна дорівнює 79,0 мкм²- діаметр миозинових миофиламентов - 122 А ° - число м`язових волокон в м`язі - 145 шт. Число мітохондрій в симпластах лялечки в сумарному обсязі становить 14% від загального обсягу клітини. При цьому частка мітохондрій, розташованих по периферії клітини, в 2,13 рази перевищує частку інтерфібріллярних мітохондрій.

У бджіл 1-3-добового віку мірні показники достовірно збільшені: площа м`язових волокон - до 92,0 мкм²- діаметр миозинових миофиламентов - до 140 А ° - число м`язових волокон в м`язі - до 185 шт. Число інтерфібріллярних мітохондрій в м`язових волокнах стає рівним числу периферичних. Сумарне їх число хоча і перевищує показник стадії лялечки, проте залишається ще невисоким - 25% від загального обсягу клітини. Рівень окислювально-відновних процесів на Кріста мітохондрій невисокий, про що свідчить низька активність (СДГ) - 0,18 ум. од. На цій стадії зареєстрований мінімальний для імаго показник гистохимической активності міозіновой і мітохондріальної АТФ-аз, відповідальних за розщеплення макроергічних зв`язків у молекулі АТФ і забезпечення енергією процесів м`язового скорочення - 1,12 і 0,52 ум. од. відповідно.

Морфометричні та гістохімічні показники літальної м`язи робочих бджіл 4-7-добового віку свідчать про значну фізіологічної перебудови: площа м`язового волокна становить 106 мкм²- діаметр миозинових миофиламентов - 175 А ° - число м`язових волокн в м`язі - до 226 шт., що перевищує відповідні показники на стадії лялечки в 1,34- 1,43 і 1,22 рази. Зростає до 36% частка мітохондрій в обсязі симпласта поздовжньої грудної м`язи. Співвідношення периферичних і інтерфібріллярних мітохондрій змінюється в бік переважання останніх (1: 2,52). Активність СДГ збільшується в 13,5 рази в порівнянні з попередньою групою і досягає 2,43 ум. од. Гістохімічна активність АТФ-аз міозину і мітохондрій реєструється на рівні 3,3 і 2,33 ум. од. Досягнутий на цій стадії рівень обмінних процесів вже достатній для короткочасного польоту, так як саме в цьому віці ми реєстрували виліт мічених бджіл на перші очисні і орієнтовні обльоти.

У віці 8-10 діб площа м`язових волокон в порівнянні з показниками лялечки збільшується в 1,39 рази і становить 110 мкм². Діаметр міозінових ниток зростає до 186 А ° - число м`язових волокн в м`язі - до 228 шт. Загальна кількість мітохондрій зростає настільки, що вони займають 55% обсягу м`язового волокна. Число інтерфібріллярних мітохондрій перевищує число периферичних в 3,45 рази. Активність СДГ в 18,94 рази вище, ніж в першій имагинальной групі, і становить 3,41 ум. од.

У бджіл 11-20-добового віку спостерігається значне підвищення метаболічної активності літальної мускулатури. Хоча загальна кількість мітохондрій збільшується незначно (до 58%), а співвідношення інтерфібріллярних і периферичних дещо знижується, активність окислювально-відновних процесів на Кріста мітохондрій різко зростає: рівень СДГ підвищується до 8,19 ум. од. (Перевищує рівень активності цього ферменту у 1-3-добових бджіл в 45,5 рази). Активність АТФ-ази міозину досягає 6,52 ум. од., мітохондріальної АТФ-ази - 15,24 ум. од., тобто перевищують показники першої имагинальной стадії відповідно в 5,82 і 29,3 рази.

Підготовка літальної мускулатури до функціонування під час тривалого польоту проявляється і позитивною динамікою морфометричних показників структурних одиниць м`язового волокна і наростанням активності ферментів, що забезпечують енергією процеси скорочення. Площа м`язових волокон в порівнянні з лялечкою збільшується в 1,46 рази і становить 115 мкм²- діаметр міозінових ниток зростає до 222 А ° - число м`язових волокон в м`язі в цей період дещо знижується (213 шт.), однак різниця з попередньою групою недостовірна (Р lt; 0,95). У цьому віці бджоли починають вилітати для збору нектару, і в нашому досвіді до льотної діяльності приступили 80% мічених бджіл.

активність мітоходрій Після 20-го дня життя при активній збірної діяльності морфометричні показники літальної м`язи стабілізуються: площа м`язового волокна - на рівні 114 мкм²- діаметр миозинових миофиламентов - 221 А ° - число м`язових волокон в м`язі - на рівні 229 шт. Помітно зростає активність міозіновой АТФ-ази (9,35 ум. Од.), А активність мітохондріальної залишається практично на колишньому рівні - 15,31 ум. од. Період життя бджіл з 21-го по 30-й день характеризується активною льотної діяльністю і вимагає максимальних витрат енергії, і ми відзначаємо ще більше збільшення різниці між числом інтерфібріллярних і периферичних мітохондрій. Їх співвідношення в симпластах становить 3,78: 1. Активність СДГ підвищується в порівнянні з першою имагинальной стадією в 48 разів і становить 8,65 ум. од. (Рис. 2).

Таким чином, в літальної мускулатури бджіл в процесі міогістогенеза відбуваються генетично детерміновані закономірні якісні та кількісні перебудови структурних компонентів м`язового волокна - контрактильного і енергетичного апаратів. У постембріональному гістогенез діаметр міозіонових миофиламентов, що представляють контрактільний апарат, збільшується в 1,8 рази, а обсяг енергетичного апарату (сумарний обсяг мітохондрій) - на 44%. Термінальна диференціювання м`язових волокон при підготовці робочих бджіл до активної льотної діяльності орієнтована на виконання тривалої скорочувальної функції м`язів. Площа м`язового волокна збільшується з 79,0 мкм² на стадії лялечки до 115 мкм² (В 1,45 рази) у льотних робочих бджіл- істотно підвищується роль інтерфібріллярних мітохондрій, які забезпечують високу ферментативну активність в дефінітивних м`язових волокнах і адаптацію м`язової тканини до зростання навантаження.

Г.С.МІШУКОВСКАЯ *, А.Г.МАННАПОВ **

* Башкирська ГАУ
** РГАУ - МСХА ім. К. А. Тімірязєва, м.Москва

Поділися в соц мережах:

Увага, тільки СЬОГОДНІ!

Схожі