Цитологические особенности пищеварения клещей

Аргасовые клещи. Между желудком и отдельными дивертикулами среднего отдела кишечника аргазид в процессе пищеварения обнаруживаются некоторые функциональные различия. Они связаны с наличием у средней кишки двух различных функций. Последняя одновременно служит и органом пищеварения, и резервным депо больших количеств непереваренной крови. У напитавшихся клещей до удаления коксальной жидкости все отделы средней кишки растянуты до предела. После ее удаления желудок, срединные отростки и, в меньшей степени, основания переднебоковых растянуты кровью значительно слабее, чем дистальные концы переднебоковых и особенно заднебоковые дивертикулы.

Последние служат основным местом хранения непереваренной крови и сохраняются в сильно растянутом состоянии даже у голодавших несколько месяцев и способных к повторному питанию клещей. Лишь у очень истощенных особей они запустевают, а их стенки спадаются.

Процессы пищеварения первое время после питания сосредоточены преимущественно в желудке и проксимальных частях переднебоковых и срединных отростков. Дистальные концы последних и заднебоковые отростки растянуты в этот период до состояния тонкой мембрановидной оболочки, окружающей массу крови хозяина, и не могут играть существенной роли в ее переваривании. У истощенных особей они, напротив, играют решающую роль в усвоении сохранившихся в них небольших запасов крови.

Форма и размеры эпителиальных клеток средней кишки аргазид сильно варьируют в зависимости от физиологического состояния клеща и, в меньшей степени, от видовой принадлежности. Эпителиальные клетки средней кишки покоятся на тонкой базальной мембране. Снаружи она оплетена сетью взаимно пересекающихся кольцевых и продольных мышечных волокон, не образующих сплошного слоя. Сокращения мускулатуры стенок кишечника обусловливают его постоянные перистальтические движения, хорошо заметные на живых клещах, вскрытых в физиологическом растворе.

По морфологическим особенностям, характеру внутриклеточных включений и функциональной активности, мы различаем три типа клеток: секреторные, пищеварительные и недифференцированные резервные, сходные с таковыми скорпионов, пауков и изученных в этом отношении групп клещей.

Соотношение между тремя описанными типами клеток до сих пор не вполне ясно. Несомненно, что пищеварительные и секреторные клетки образуются из резервных. У неполовозрелых фаз их массовое размножение обычно наблюдается вскоре после питания при подготовке к линьке. У половозрелых особей митотические деления недифференцированных клеток встречаются значительно реже, но обычно также связаны с окончанием кровососания.

Скорее всего у аргасовых клещей существует один тип резервных клеток, из которых в зависимости от фазы пищеварения дифференцируются в большем числе секреторные или пищеварительные клетки. В то же время возможность прямого взаимного превращения двух последних типов после завершения их дифференцировки, как считает Р. Татчелл, маловероятна. Еще менее правдоподобно предположение того же автора о возможности развития клетки противоположного типа из сохранившегося после отторжения апикальной части проксимального конца клетки. По нашим наблюдениям, апикальные концы клеток чаще всего отрываются в просвет вместе с участком цитоплазмы, включающим ядро, тогда как сохранившаяся проксимальная часть клетки вскоре дегенерирует.

Наиболее детально нами были исследованы цитологические особенности кишечника самок Ornithodoros papillipes. У голодных клещей, готовых к питанию, но еще сохранивших в полости средней кишки значительное количество полупереваренной крови от прошлого кровососания, в стенках кишечника преобладают клетки секреторного и резервного типов. Секреторные клетки выдаются апикальными концами в просвет и имеют столбчатую форму при высоте 60 - 120 мк и максимальной ширине 20 - 30 мк. Овальные или почти правильные сферические ядра диаметром 6 - 7 мк лежат посередине или несколько ближе к проксимальному концу клетки. Проксимальнее ядер цитоплазма мелкозернистая, с тонкими фибриллярными структурами, по-видимому, представляющими элементы эндоплазматической сети, и большим количеством митохондрий. В апикальной половине клетки располагаются вакуоли, обычно не красящиеся ни кислыми, ни основными красителями. Их содержимое дает интенсивную ШИК-положительную реакцию, сохраняющуюся после обработки срезов диастазой. По характеру гистохимических реакций их содержимое, вероятно, является полисахаридом, тогда как более мелкие ШИК-положительные гранулы в проксимальной цитоплазматической зоне - гликогеном.

Резервные клетки более мелкие, и их форма приближается к кубической или клиновидной. Их дистальные концы часто прикрыты смыкающимися сверху соседними пищеварительными или секреторными клетками. Пищеварительные клетки у голодающих особей относительно немногочисленны и разбросаны вперебежку с секреторными и резервными. Они имеют вытянутую форму с расширенной апикальной половиной или же почти кубическую, но значительно крупнее резервных и с выдающейся в просвет апикальной поверхностью. Ядра занимают центральное положение, а в цитоплазме содержится большое количество различных включений. Среди последних в апикальной половине клетки преобладают вакуоли диаметром от 1 до 3 - 6 мк, красящиеся азокармином и железным гематоксилином. Они дают интенсивную положительную реакцию на белок с БФС и на гемоглобин с бензидином, так что их следует считать гемоглобином крови хозяина, поглощенным в мало измененной форме клеткой клеща.

Второй тип включений представлен мелкими и средними гранулами гематина, разбросанными по всей цитоплазме. Более крупные гематиновые включения имеют форму правильных сферокристаллов интенсивной буро-черной окраски. При обработке срезов методом ШИК или кармином по Бесту в цитоплазме выявляется также очень большое количество мелких гранул гликогена, а на замороженных срезах после окраски Суданом черным или III - средних и крупных жировых вакуолей. Последние также интенсивно чернятся при осмировании.

Среди пищеварительных клеток, сильно загруженных гематином, часто наблюдается их отторжение в просвет кишечника, где они округляются и приобретают сходство с амебоцитами. В дальнейшем они подвергаются полной дегенерации, а гематин смешивается с содержимым кишечника.
При заполнении кишечника свежей кровью наблюдается массовое разрушение секреторных клеток, а содержащееся в них полисахаридное вещество освобождается в просвет; часть секреторных клеток при этом сперва отшнуровывается и лишь затем подвергается растворению. Резервные и пищеварительные клетки могут очень сильно растягиваться и превращаются в тонкую мембрану с небольшими утолщениями в местах нахождения ядер, границы между отдельными клетками становятся неразличимыми. Истончение стенки кишечника местами достигает такой степени, что создается впечатление, что она образована одной базальной мембраной, опирающейся на мышечное сплетение.

Постепенно растяжение желудка и проксимальных концов передне-боковых отростков уменьшается, а клетки начинают выдаваться в просвет. В первое время после питания основную массу клеток составляют пищеварительные. Вначале они имеют глыбовидную или кубическую форму.
Группы подобных клеток высотой в 30 - 50 мк обычно бывают окружены уплощенными участками. Очень часто эти клетки целиком отрываются в просвет, формируя крупные сферы с ядрами. Число кубических клеток продолжает увеличиваться, они вытягиваются внутрь полости кишечника и форма их приближается к столбчатой. Параллельно все в большем количестве появляются секреторные клетки с вакуолизированными дистальными концами.

Внутри пищеварительных клеток начинают появляться мелкие вакуоли. дающие положительную реакцию с БФС и бензидином. При их слиянии образуются более крупные пищевые вакуоли, уже описанные у голодающих особей. Вакуоли с гемоглобином могут заполнять значительную часть апикальной цитоплазматической зоны. В дальнейшем они начинают исчезать, а на их месте формируются буро-черные конкреции гематина. Внутриклеточное переваривание гемоглобина не идет синхронно во всех вакуолях одной клетки, так что в цитоплазме одновременно встречаются как крупные пищевые вакуоли, так и конечный продукт переваривания их содержимого - гематин. Важно также отметить, что с началом внутриклеточного переваривания гемоглобина в клетке перестают появляться новые пищевые вакуоли, а по окончании переваривания всех вакуолей пищеварительные клетки сильно загружаются гематином и большей частью подвергаются дегенерации.

Поглощение огромных молекул гемоглобина происходит главным образом путем пиноцитоза, но недостаточная разрешающая способность светового микроскопа не позволяет провести непосредственные наблюдения этого явления. В результате о существовании пиноцитоза в пищеварительных клетках мы может судить лишь по его конечным результатам, т. е. по появлению в цитоплазме вакуолей с гемоглобином. Прохождение их сквозь цитоплазматическую мембрану невозможно объяснить на основании нормального механизма клеточной проницаемости. Определенную роль в поглощении гемоглобина, а иногда и целых эритроцитов играют процессы истинного фагоцитоза. На поверхности пищеварительных клеток при прижизненных наблюдениях иногда удается наблюдать образование нитевидных или даже лопастевидных отростков, вытянутых в просвет. Сближаясь своими дистальными концами, они охватывают часть содержимого кишечника, так что оно оказывается заключенным во внутриклеточную вакуоль.

На апикальной цитоплазматической мембране иногда выявляется узкая наружная зона с поперечной исчерченностью, ширина которой обычно не превышает 1 мк. Татчелл наблюдал аналогичное образование в клетках Argas persicus и считает его зоной микроворсинок. Окончательные доказательства существования микроворсинок в пищеварительных клетках аргазид, однако, могут быть получены только с помощью электронной микроскопии.
Наряду с гемоглобином пищеварительные клетки усваивают и липоидное вещество стром эритроцитов. В цитоплазме клеток на этой стадии накапливаются липоидные вакуоли. Последнее, однако, не исключает и возможность их формирования путем дезаминирования аминокислот белков крови хозяина в цикле клеточного метаболизма.

Весь описанный цикл изменений свойствен не только клеткам, прикрепленным к базальной мембране, но и их ядерным амебовидным фрагментам, плавающим в содержимом кишечника. На основании этого можно предположить, что отторжение клеток средней кишки связано не только с завершением их цикла развития и началом дегенерации, но и имеет прямое отношение к механизму переваривания крови.

Описанная схема справедлива для нимф и имаго Ornithodoros papillipes. Несколько отличаются лишь гистологические изменения в кишечнике личинок. У голодных личинок он построен из небольших, почти кубических клеток, слабо выдающихся в просвет. В пищеварительных клетках в этот период неразличимы какие-либо включения и внешне они не отличаются от секреторных. У напитавшихся клещей стенки кишечника бывают очень сильно растянуты. Размеры отдельных клеток постепенно увеличиваются, они вдаются в просвет, а часть их открывается и свободно плавает в содержимом кишечника. Внутри клеток появляются многочисленные пищевые включения. Параллельно идет очень быстрое размножение недифференцированных клеток, превращающихся в дальнейшем в секреторные и пищеварительные. Деление клеток всегда только митотическое. У перелинявших нимф I гистологическое строение кишечника уже такое же, как и у взрослых особей.

У быстро насасывающихся нимф и имаго Argas persicus, Ornithodoros moubata, а также взрослых Alveonasus lahorensis гистологические изменения кишечника при пищеварении в основных чертах сходны с Ornithodoros papillipes, хотя имеются и определенные отличия.
Для Argas persicus характерна значительно большая вытянутость эпителиальных клеток, особенно у голодных клещей. Проксимальные концы клеток собраны в многочисленные мелкие складки и отличаются значительной фибриллярной исчерченностью. У истощенных клещей кишечник, как правило, содержит один гематин, его стенки спадаются и просвет исчезает. Интересная особенность пищеварения A. persicus связана с питанием птичьей кровью. Ядерные эритроциты птиц весьма устойчивы к гемолизу и многие из них непосредственно фагоцитируются пищеварительными клетками, так что здесь мы имеем классический пример внутриклеточного переваривания целой, неповрежденной клетки.
У Ornithodoros moubata в связи с отсутствием сообщения средней кишки с ректальным мешком и анальным отверстием дистальные концы клеток и полость кишечника обычно очень сильно загружены гематином, лишенным выхода наружу.

У голодных половозрелых Alveonasus lahorensis стенки кишечника собраны в правильную систему. складок, придающих ему характерную морщинистую внешность. Во время кровососания за счет их расправления объем кишечника значительно увеличивается. Параллельно с этим происходит и сильное растяжение клеток. Процессы пищеварения происходят значительно медленнее, чем у Ornithodoros papillipes и особенно у Argas persicus.

У питающихся несколько суток личинок и нимф Alveonasus lahorensis гистологические изменения кишечного эпителия при пищеварении очень сходны с одно- и двуххозяинными иксодовыми клещами. У голодных личинок кишечник построен из однородных кубических клеток, бедных включениями. С началом кровососания они вытягиваются в просвет, а в их дистальных концах появляются секреторные вакуоли и пищевые включения. Часть клеток или их дистальные концы отшнуровываются и плавают в просвете. Примерно со вторых суток питания среди резервных клеток наблюдается значительное количество митотических делений.

К концу питания заметно выросший за счет размножения клеток кишечник начинает растягиваться. В его полость вдаются лишь отдельные глыбовидные пищеварительные клетки. Число их увеличивается, они смыкаются и принимают нормальную вытянутую форму. За короткое время подготовки к линьке на нимф I, а затем на нимф II и III успевает перевариваться лишь незначительная часть крови, поглощенной на предшествующих стадиях. Однако клещи сразу же после окончания линьки вновь приступают к кровососанию, так что свежая кровь смешивается с непереваренной старой и конечными продуктами пищеварения. Стенки кишечника нимф в зависимости от степени растяжения выдаются в просвет или уплощены. Почти всегда удается обнаружить значительное количество митозов, которые происходят в недифференцированных клетках, прилегающих к базальной мембране. Таким образом, с момента прикрепления личинок и до отпадения напитавшихся нимф III происходит непрерывное переваривание крови хозяина. Многодневные периоды кровососания чередуются с короткими периодами линьки. Во время кровососания кровь поглощается относительно небольшими порциями и часть ее сразу же переваривается. Поэтому растяжение стенок всегда слабее, чем у быстра питающихся видов.

Иксодовые клещи. У иксодовых клещей с однократным питанием на каждой фазе развития циклические изменения в строении кишечного эпителия выражены резче, чем у аргазид. Они связаны не только с переходом от состояния относительного «покоя» при голодании к интенсивной функциональной активности во время питания и при подготовке к линьке или яйцекладке, но также определяются физиологическим возрастом голодных клещей или периодом питания.
В связи со сложностью и разнообразием гистологических изменений во время пищеварения описание этих процессов приводится отдельно для самок, самцов, личинок и нимф Hyalomma asiaticum и Ixodes ricinus, а в необходимых случаях рассматриваются наиболее существенные отклонения у других видов.

У иксодовых клещей процессы пищеварения протекают интенсивнее, чем у аргазид, так как поглощенная пища в первые дни питания полностью захватывается пищеварительными клетками, а их гипертрофированные дистальные концы заполняют значительную часть просвета кишечника. В результате различия в характере пищеварения в центральной части кишечника и боковых дивертикулах практически не выражены или же связаны с различной степенью заполнения пищей и растяжением стенок отдельных отростков с начала питания до стадии растяжения. В период растяжения быстрое увеличение размеров клеща происходит в основном за счет растягивания покровов тела и стенок средней кишки. Полость кишечника заполняется массой непереваренной крови хозяина, а клетки стенок необычайно уплощаются или же отторгаются в просвет. Подобная крайняя степень растяжения свойственна всем частям средней кишки полностью напитавшейся особи. В дальнейшем на стадии линьки или яйцекладки растяжение стенок кишечника заметно ослабевает за счет усвоения части поглощенной пищи, а просвет почти полностью занят гипертрофированными пищеварительными клетками.

Самки. Гистологические различия между отдельными дивертикулами практически отсутствуют, но в зависимости от степени заполнения клеток запасами питательных веществ у голодных особей или полости кишечника пищей во время питания наблюдаются заметные различия в их строении, связанные с нахождением на разных стадиях пищеварения.
У недавно перелинявших самок Hyalomma asiaticum строение средней кишки мало отличается от нимф в конце линьки. Гипертрофированные пищеварительные клетки, сохранившиеся от нимфальной фазы, достигают 200 - 260 мк высоты и обычно занимают весь просвет. Их цитоплазма заполнена сферическими пищевыми включениями диаметром от 2 до 20 мк. Они полупрозрачны и имеют естественную желтовато-коричневую окраску. Железный гематоксилин окрашивает их в черный цвет, а эозин - в розовый. При тройной окраске азокармином они в большинстве случаев красные, но часть из них всегда синяя. Между ними лежат мелкие сферические включения гематина диаметром в 1 - 2 мк буро-черного цвета. Границы между отдельными клетками на этой стадии обычно неразличимы, а ядра часто маскируются описанными включениями. В гипертрофированных клетках они неправильной многоугольной формы диаметром 10 - 12 мк. Ядра недифференцированных клеток, лежащие вблизи базальной мембраны, круглые или овальные и меньшего размера. К концу стадии послелиночного доразвития количество пищевых включений заметно уменьшается, гипертрофированные клетки спадаются, а часть их разрушается и стенки кишечника приобретают нормальный для голодных клещей вид.

У особей, недавно закончивших послелиночное доразвитие, среди столбчатых эпителиальных клеток высотой в 30 - 50 мк встречаются отдельные гипертрофированные клетки, целиком заполненные пищевыми включениями. Однако большая часть пищеварительных клеток, сохранившихся от нимфальной фазы, содержит пищевые включения диаметром 2 - 20 мк преимущественно в апикальных частях, а ядра размером в 5 - 6 мк занимают базальные части цитоплазмы. Наиболее многочисленны у голодных особей недифференцированные клетки. Кроме того, встречаются и типичные секреторные клетки. Их апикальные части выдаются в полость кишечника, сильно вакуолизированы и заполнены ШИК-положительным веществом. Внутри отростков всегда существует достаточно обширная полость. Она бывает пустой или же содержит кристаллики гематина и фрагменты разрушенных клеток.
В процессе голодания гипертрофированные пищеварительные клетки полностью исчезают и белковые пищевые включения выявляются в немногих сохранившихся пищеварительных клетках. В то же время в их цитоплазме очень многочисленны включения гематина. Цитоплазма подобных клеток выглядит оптически пустой и очень слабо окрашивается эозином или световым зеленым. В стенках средней кишки образуются многочисленные складки, а в ее полости увеличивается масса из гематина и остатков клеток. Внешний вид недифференцированных клеток остается прежним.

У истощенных особей отростки кишечника обычно спадаются. Внутри их сильно суженного просвета местами встречаются очень крупные скопления гематина. Пищеварительные клетки становятся крайне редкими. В их цитоплазме отсутствуют пищевые включения, но много гематина.

У самок Ixodes ricinus строение кишечника у голодных особей в основных чертах сходно с описанным для Hyalomma asiaticum. У только что перелинявшего клеща клетки кишечника заполнены вакуолями с пищевыми включениями, размеры которых сильно варьируют. Вакуоли заключены в нормальных и в гипертрофированных пищеварительных клетках, сохранившихся от нимфальной фазы, но границы между отдельными клетками, как и их ядра, в первые дни после линьки обычно не видны. Лишь на более поздних стадиях, по мере потребления пищевых включений, начинают выступать границы отдельных гипертрофированных клеток. Они обычно находятся на различных стадиях дегенерации. Между пищевыми включениями внутри клеток и в полости кишечника заключено большое количество буровато-черных мелких гранул гематина. Последний придает среднему отделу кишечника клещей характерную бурую или почти черную окраску.

К концу стадии послелиночного доразвития пищевые резервы в клетках резко сокращаются, а значительная часть гипертрофированных клеток, сохранившихся от нимфальной фазы, подвергается разрушению. У голодных, способных к нападению клещей стенки средней кишки построены из столбчатых или почти кубических недифференцированных клеток высотой 10 - 20 мк с небольшими сферическими ядрами и бедной включениями цитоплазмой. Местами между ними вклиниваются более крупные булавовидные секреторные клетки с сильно вакуолизированной цитоплазмой и пищеварительные клетки нимфальной фазы. Количество последних зависит от времени, прошедшего после линьки. В цитоплазме нимфальных клеток содержатся сравнительно крупные пищевые включения и значительное количество мелких гранул гематина. В отличие от Н. asiaticum недифференцированные клетки Ixodes ricinus имеют более правильную столбчатую форму и резко выраженные межклеточные границы. В сохранившихся пищеварительных клетках всегда скапливается большое количество гематина. Различия между недифференцированными и секреторными клетками выражены резче.

Изучение динамики резервных белков, гликогена и жиров у обоих видов показывает, что описанные нами гистологические изменения объективно отражают процессы расходования запасных питательных веществ, накопленных на нимфальной фазе. Красящиеся железным гематоксилином, эозином и азокармином сферические включения диаметром от 2 до 20 мк приобретают интенсивную сине-фиолетовую окраску при обработке бромфеноловым синим в сулеме. Это указывает на их белковую природу. Вместе с тем они всегда дают положительный результат при бензидиновой реакции на гемоглобин. В пользу того, что они представляют мало измененный гемоглобин крови хозяина, говорят и косвенные данные. При их внутриклеточном переваривании в цитоплазме увеличивается содержание гематина - конечного продукта расщепления гемоглобина членистоногими. Интенсивность окраски различными гистологическими красителями или бромфеноловым синим неодинакова во всех описываемых включениях. Последнее, вероятно, отражает различные этапы их переваривания и усвоения. Следует отметить, что подобные включения, кроме гемоглобина, вероятно, содержат и другие вещества. В их состав входят мукополисахариды. Они дают слабую положительную реакцию на углеводы по методу ШИК и пурпурно-фиолетовую метахромазию при обработке толуидиновым синим.

В клетках средней кишки находятся значительные запасы гликогена. После обработки по методу ШИК внутри клеток кишечника выявляется значительное количество мелких красных гранул, отсутствующих на контрольных срезах, обработанных амилазой. Очень часто в дистальных концах клеток они образуют крупные скопления. Последние, вероятно, не отражают истинную локализацию гликогена и образуются вследствие диффузионных токов при фиксации.

При обычных методах фиксации и заливки в парафин вследствие обезвоживания и экстракции липоидов клетки кишечника сильно сжимаются, а внутри них появляются многочисленные оптически пустые пространства. Фиксация осмием не устраняет отмеченные недостатки, хотя в клетках и сохраняется часть чернящихся жировых вакуолей.
Только при фиксации формалином и изготовлении срезов на замораживающем микротоме сжатие сводится до минимума и экстракция липоидов отсутствует. Пищеварительные клетки при этой методике выглядят упругими, а на месте прозрачных участков мы видим многочисленные жировые вакуоли. Подобные вакуоли интенсивно красятся Суданом черным или III и занимают значительную часть цитоплазмы. Размеры их колеблются от 4 до 40 мк.

Содержание рибонуклеиновой кислоты в недифференцированных клетках голодных клещей относительно невелико и не проявляет заметных колебаний. Последнее, вероятно, связано с отсутствием процессов роста и органогенеза в этот период. В пищеварительных клетках содержание плазматической РНК ничтожно и она выявляется с большим трудом.

Вариации в длительности периода послелиночного доразвития и способности к голоданию связаны с различным количеством запасных питательных веществ и скоростью их расходования у разных видов. Самки Ixodes ricinus и Hyalomma asiaticum обладают продолжительным периодом доразвития, большой устойчивостью к голоданию и соответственно очень большим количеством запасных питательных веществ. У быстро развивающихся Н. anatolicum, Boophilus calcaratus и Rhipicephalus turanicus пищевых включений значительно меньше. Совсем мало их у довольно эфемерных личинок и нимф рода Dermacentor. У нападающих самок в кишечнике содержится еще значительное количество пищевых веществ, расходуемых по мере дальнейшего голодания. Лишь после очень длительного голодания у самок Ixodes ricinus, в наших опытах достигавших 1.5 лет, кишечник совершенно пустой. У Dermacentor pictus, способного, поданным Н. Г. Олсуфьева, к активности в продолжение двух и более сезонов, мы обнаружили особенно значительное количество клеток с пищевой зернистостью в кишечнике нападающих самок.

В отношении клеточного состава средней кишки иксодид мнения до сих пор расходятся. Ряд исследователей считает, что уже у голодных особей в ее состав входят три типа клеток: недифференцированные резервные, дегенерирующие пищеварительные и секреторные. С другой стороны, распространено мнение, что стенка кишечника построена из одного типа клеток, форма и строение которых могут очень варьировать в зависимости от стадии пищеварения. На основании изучения цитологических и гистохимических особенностей эпителия средней кишки мы считаем, что все входящие в его состав клетки имеют общее происхождение. Исходным типом, как и у аргасовых клещей, мы считаем недифференцированные резервные клетки, причем у голодных особей этот тип клеток наиболее многочислен, а секреторные клетки встречаются реже. Пищеварительные клетки, заполненные различного типа включениями, образуются в результате дифференцировки резервных клеток. При этом специализация в направлении образования секретов для полостного пищеварения или накопления в цитоплазме и внутриклеточного переваривания крупных белковых или жировых вакуолей, вероятно, имеет необратимый характер и, закончив цикл функциональной активности, клетка подвергается дегенерации. Тем не менее исключения не столь редки, так как нам неоднократно приходилось наблюдать появление в клетках с крупными секреторными вакуолями включений с гемоглобином, т. е. превращение секреторных клеток в пищеварительные. Таким образом, с определенными оговорками мы также признаем существование в среднем отделе иксодовых клещей трех типов клеток: недифференцированных резервных, пищеварительных и секреторных, гомологичных таковым аргасовых клещей.
Для иксодид характерна определенная физиологическая недоразвитость эпителия средней кишки у голодных особей. В нем еще отсутствуют готовые к функционированию пищеварительные клетки, тогда как пищеварительные клетки от нимфальной фазы служат депо запасных питательных веществ и не способны к участию в новом пищеварительном цикле.

Сразу же после прикрепления к хозяину происходит быстрый рост секреторных клеток. Отдельные не дифференцированные клетки также начинают увеличиваться в размерах, их дистальные концы выдаются в просвет и они превращаются в клетки секреторного типа. В отличие от еще сохраняющихся местами пищеварительных клеток нимфальной фазы, в сильно вакуолизированной цитоплазме секреторных клеток отсутствуют пищевые включения и гранулы гематина. В то же время в их апикальной цитоплазматической зоне появляется большое количество ШИК-положительного вещества в форме мелких гранул, местами образующих довольно плотные скопления в пространстве между прозрачными вакуолями. Эта зернистость сохраняется и на срезах, обработанных диастазой, так что ее следует считать полисахаридом, отличным от гликогена.

Повышение содержания РНК в резервных клетках - первый признак начала их дифференцировки. Последняя обнаруживается еще до поступления жидкой пищи в полость кишечника. На срезах через клещей в первые часы после прикрепления местами хорошо видны отдельные сильно увеличенные вакуолизированные клетки, вдающиеся в пустой, не содержащий никаких следов пищи кишечник. В дальнейшем образование новых секреторных клеток происходит на протяжении всего времени питания. В первые 1 - 2 дня после прикрепления количество секреторных клеток еще сравнительно невелико и они не образуют сплошного слоя, а как бы вклиниваются в толщу недифференцированных резервных. По мере усвоения пищи их число резко увеличивается, они тесно соприкасаются дистальными концами и как бы создают второй клеточный слой над лежащими базальнее резервными клетками. Размеры последних существенно не меняются по сравнению с таковыми у голодных особей.

Секреторные клетки могут достигать весьма значительных размеров: у Hyalomma asiaticum их высота составляет 70 - 100 мк при ширине в 25 - 30 мк в дистальной части, а у Ixodes ricinus - 50 - 70x30 - 40 мк. Форма клеток чаще всего бывает булавовидной или столбообразной, но с сужением к базальному концу. На первых этапах дифференцировки они чаще бывают глыбовидными. Ядра располагаются ближе к середине клетки. В то время как в апикальной половине цитоплазма сильно вакуолизирована, в базальной половине она содержит большое количество базофильных волокнистых структур.

При окраске метиловым зеленым - пиронином последние дают интенсивную положительную реакцию на присутствие РНК и, по-видимому, их следует считать элементами эргастоплазмы. Параллельно с увеличением содержания РНК происходит значительный рост ядер, достигающих у Hyalomma asiaticum диаметра 15 - 20 мк и у Ixodes ricinus - 13 - 20 мк против 7 - 9 мк в недифференцированных клетках. Форма ядра при этом может становиться неправильно многоугольной. Рибонуклеиновое ядрышко также значительно увеличивается и часто фрагментируется на 2 - 3 части. Параллельно с ростом ядра уменьшается интенсивность его окрашивания по Фельгену, а на конечных этапах развития они начинают окрашиваться кислыми красителями и перестают давать специфические реакции на ДНК.

С поступлением первых порций жидкой пищи в полость кишечника начинается разрушение дистальных концов или отторжение целых клеток в просвет кишки. Ядерные фрагменты при этом округляются и приобретают некоторое сходство с гемоцитами. В дальнейшем они, однако, также подвергаются разрушению. Содержимое секреторных клеток при этом смешивается с пищей, так что в белковой массе последней обнаруживаются как бы островки ШИК-положительного коллоидного вещества. Ряд исследователей считает, что полисахаридный коллоидный секрет обеспечивает гемолиз эритроцитов. Процесс отторжения секреторных клеток может идти столь интенсивно, что местами на базальной мембране сохраняются лишь отдельные изолированные группы резервных клеток и может создаться впечатление, что пища отграничена от полости тела только тонкой базальной мембраной.

В первые дни после прикрепления поглощаются относительно небольшие количества пищи, большая часть ее сразу же усваивается клещом, так что заметного растяжения стенок кишечника обычно не наблюдается. В то же время диаметр дивертикулов сильно увеличивается и это происходит несмотря на непрерывное разрушение значительного числа секреторных клеток. Источником замещения разрушающихся клеток и роста дивертикулов служит интенсивное размножение недифференцированных клеток.

Митотические деления наблюдаются уже на вторые сутки прикрепления и в продолжении всего времени питания, но особенно многочисленны они в начале периода роста клеща. Сперва размножение клеток происходит по всей поверхности кишечника, но примерно с середины периода роста оно особенно часто наблюдается в складках между гипертрофированными специализированными клетками. Эти складки внешне очень сходны с криптами насекомых и представляют собой скопления недифференцированных эпителиальных клеток, глубоко вдающихся в полость тела сквозь редкое сплетение мускульных волокон.

Переваривание и усвоение жидкой пищи начинается сразу же по поступлении первых ее порций в полость кишечника. Однако в первые дни питания эти процессы не сопровождаются появлением крупных пищевых включений или продуктов их разрушения в цитоплазме клеток. Тем не менее процессы пищеварения уже с самого начала питания протекают с большой интенсивностью. О переваривании и адсорбции белкового содержимого средней кишки в этот период можно судить по изменению его окраски в узкой зоне, граничащей с поверхностью клеток, и по появлению мелких белковых гранул в периферической зоне цитоплазмы сравнительно крупных глыбовидных клеток, встречающихся в стенке кишки наряду с секреторными и резервными. К сожалению, доступные гистохимические методики не позволяли выявить более тонкие изменения, связанные с разрушением и всасыванием белков, отличных от гемоглобина. Косвенным доказательством эффективного использования поступающей пищи было в основном очень быстрое увеличение размеров тела питающегося клеща, связанное с ростом кутикулы идиосомы, гонады, кишечника и других внутренних органов.

Гистологические изменения, связанные с поступлением в клетки и внутриклеточным перевариванием белков, четко прослеживаются лишь при питании кровью. Гемоглобин из разрушенных эритроцитов хозяина легко выявляется бензидиновой реакцией. При его переваривании образуются характерные буро-черные кристаллы гематина. Последние часто склеиваются в более крупные включения. Кроме того, следует отметить, что внутриклеточные вакуоли с гемоглобином хорошо окрашиваются многими гистологическими красителями, включая железный гематоксилин, азокармин и эозин. Поступление крови в кишечник в значительных количествах происходит обычно не ранее середины периода роста, и к этому периоду относится и приводимое ниже описание пищеварительных клеток. Приблизительно с 4 - 5-го дня питания, по достижении веса 50 - 150 мг у Hyalomma asiaticum и 30 - 40 мг у Ixodes ricinus, в глыбовидных или булавовидных пищеварительных клетках появляются мелкие и средние белковые вакуоли, дающие положительную реакцию на гемоглобин. Вначале они немногочисленны и локализуются преимущественно в краевой цитоплазматической зоне, но на более поздних стадиях могут заполнять всю апикальную половину клетки. Специальными методами окраски на липоиды в цитоплазме выявляются, правда, еще немногочисленные жировые вакуоли. Внешне пищеварительные клетки питающихся клещей во многом сходны с секреторными. Оба типа клеток претерпевают сходный процесс дифференцировки из резервных и на конечных этапах развития приобретают булавовидную или столбчатую форму. Пищеварительные клетки отличаются более крупными размерами, достигая у Hyalomma asiaticum величины 90 - 130x20 - 40 мк и у Ixodes ricinus - 100 - 140x30 - 50 мк.
Ядра располагаются ближе к центру клетки и достигают диаметра 20 - 30 мк. Базальная половина, как и у секреторных клеток, более узкая и заполнена пиронинофильными волокнистыми структурами. В апикальной цитоплазматической зоне отсутствуют крупные прозрачные вакуоли и ШИК-положительная зернистость.

По мере заполнения клетки гемоглобином более мелкие вакуоли, по-видимому, сливаются между собой, так как в цитоплазме появляются пищевые включения диаметром 3 - 5 мк. Появление кристалликов гематина обычно наблюдается лишь в клетках, загруженных пищевыми вакуолями и, вероятно, прекративших захватывание новых порций белка. Первоначально гранулы гематина немногочисленны, но по мере исчезновения пищевых вакуолей они в значительной степени загружают апикальные концы клеток и придают им характерную буро-черную или коричневатую окраску.

Пищеварительные клетки часто отторгаются в полость кишечника и плавают в ее содержимом в виде крупных сфер с ядрами и цитоплазмой, забитой различного рода включениями. В свободных клетках наблюдается нормальное продолжение процессов внутриклеточного переваривания гемоглобина, сопровождающееся исчезновением пищевых вакуолей и загрузкой цитоплазмы гематином. С окончанием усвоения содержимого пищевых вакуолей загруженные гематином свободные клетки разрушаются и их содержимое поступает в полость кишечника. Сходные процессы дегенерации наблюдаются и в пищеварительных клетках, связанных со стенкой кишки, по окончании в них цикла внутриклеточного пищеварения.
В первую половину периода роста среди гипертрофированных клеток преобладают секреторные, но постепенно количество пищеварительных клеток увеличивается и к началу периода растяжения они доминируют над остальными клеточными элементами. Тесно соприкасаясь своими дистальными концами, они, как и в случае с секреторными клетками на предшествующей фазе, образуют сплошной клеточный слой над вклинивающимися между их основаниями резервными клетками.

В период растяжения в связи с быстрым поступлением в кишечник большой массы крови хозяина происходит очень сильное растягивание стенок. Большая часть пищеварительных и секреторных клеток в конце питания разрушается или отторгается в просвет, а в стенках кишечника остается тонкий слой сильно уплощенных недифференцированных клеток высотой от 3 до 10 мк. Ядра также заметно уплощаются и на срезах имеют овальные или почти веретеновидные профили размером 20 - 30x4 - 8 мк. Границы между клетками на этой стадии становятся неразличимыми, а складки базальной мембраны и мускулатуры стенок полностью расправляются. Перед отпадением кишечник напитавшегося клеща находится в состоянии максимального растяжения и его стенки имеют вид тонкой мембрановидной оболочки, окружающей огромную массу не переваренной крови.

У отпавших клещей степень растяжения отростков кишечника несколько уменьшается за счет удаления из пищи излишней воды. Одновременно уже в первые сутки по отпадении отдельные растянутые клетки начинают увеличиваться в размерах и выдаются в просвет кишечника, приобретая сперва форму выпуклого свода, а затем обычную для гипертрофированных клеток форму дубинки или булавы. По существу, этот процесс ничем не отличается от дифференцировки специализированных клеток из резервных во время питания и первыми его признаками по-прежнему служат появление в цитоплазме волокнистых элементов, богатых РНК, и рост ядер. У напитавшихся клещей дифференцировка резервных клеток идет в направлении пищеварительных, тогда как секреторные становятся сравнительно немногочисленными. В первые 1 - 2 дня по отпадении еще можно наблюдать отторжение отдельных, преимущественно секреторных клеток в просвет. Однако по мере исчезновения клеток этого типа процессы отторжения полностью прекращаются. Пищеварительные клетки напитавшихся клещей постоянно сохраняют связь со стенкой кишечника.

Образование новой «генерации» пищеварительных клеток связано с продолжением размножения недифференцированных клеток, среди которых в первые дни по отпадении наблюдаются многочисленные митотические деления. В результате уже к концу 2 - 3-х суток по отпадении стенка кишечника вновь образована сплошным слоем высоких пищеварительных клеток, между основаниями которых вклиниваются более мелкие резервные. Они сильно сжаты с боков пищеварительными клетками и приобретают клиновидную форму с широким основанием и заостренной вершиной. По-видимому, большая часть резервных клеток по окончании питания и во время яйцекладки находится на различных стадиях дифференцировки в пищеварительные клетки, так как их цитоплазма богата волокнистыми пиронинофильными элементами, а ядра увеличиваются в размерах. Некоторые исследователи на основании высокой базофилии цитоплазмы выделяют их в самостоятельный тип железистых или печеночных клеток, но нам это кажется неоправданным. Такие же клетки, но в меньшем количестве встречаются и во время питания, причем можно проследить все этапы их превращения в специализированные пищеварительные или секреторные. Необходимо отметить, что после окончания яйцекладки у погибающих самок в стенках кишечника остается еще значительное количество не израсходованных в процессе пищеварения резервных клеток. К началу яйцекладки пищеварительные клетки необычайно увеличиваются, достигая высоты 400 - 500 мк при ширине 10 - 150 мк, т. е. в 40 - 50 раз превышают линейные размеры резервных клеток голодной особи. Ядра округлые или, реже, неправильной формы и достигают диаметра 20 - 35 мк, но часто не видны из-за многочисленных пищевых включений. Последние в виде средних и крупных вакуолей с гемоглобином крови хозяина имеют округлую или многоугольную форму на срезах и достигают в поперечнике 5 - 20 мк. Они заполняют всю цитоплазму, включая и апикальные концы клеток. Кроме белковых включений, на срезах, изготовленных на замораживающем микротоме и окрашенных Суданом черным, выявляется большое количество жировых вакуолей в виде капель различного размера.

После заполнения цитоплазмы белковыми включениями между ними появляются сперва одиночные, а затем в массе кристаллы гематина. Постепенно они заполняют всю апикальную половину клетки, после чего она разрушается, а гематин поступает в полость кишечника. Процессы пищеварения в отдельных клетках, даже расположенных поблизости друг от друга, не синхронизированы, так что одновременно встречаются как клетки, содержащие только пищевые вакуоли, так и полностью загруженные гематином.

Гипертрофированные пищеварительные клетки к началу яйцекладки поглощают всю кровь из полости кишечника. В результате просвет последнего сильно сужается, тогда как стенки дивертикулов необычайно утолщаются и в них концентрируются основные запасы питательных веществ, полученных во время питания. У заканчивающих откладку яиц самок большая часть пищеварительных клеток загружена гематином и подвергается разрушению. При этом полость кишки вновь несколько увеличивается и бывает заполнена буро-черной кашеобразной массой кристаллов гематина. Общий объем кишечника на этой стадии заметно уменьшается за счет частичного спадения стенок дивертикулов и последние свободно лежат в полости тела.
Самцы. Клеточный состав средней кишки у самцов тот же, что и у самок. У большинства непитающихся самцов рода Ixodes цикл изменений в средней кишке связан с постепенным расходованием пищевых резервов, накопленных на нимфальной фазе.

Процессы пищеварения у самцов с облигатным кровососанием рассмотрены на примере Hyalomma asiaticum и другого близкого вида - Н. plumbeum. У только что перелинявших самцов в клетках кишечника содержится значительное количество пищевых включений в виде округлых гранул различного размера. Постепенно запасные питательные вещества исчезают и у клеща, голодавшего длительное время, остаются единичные пищевые гранулы, а клетки уплощаются. Границы между отдельными клетками видны плохо, что вообще характерно для представителей этого рода.

После прикрепления к хозяину начинается интенсивный рост секреторных клеток в просвет кишечника, предшествующий началу кровососания. При поступлении крови отдельные клетки отрываются от стенок и перемешиваются с нею. Они бывают обычно сильно вакуолизированы и содержат зернистость полисахаридной природы. Одновременно начинается быстрое накопление пищевой зернистости в пищеварительных клетках.

При ее переваривании, в отличие от самок, образуется меньшее количество гематина. В описанном состоянии кишечник самца находится до его гибели. Образование новых пищеварительных клеток непрерывно происходит за счет деления недифференцированных эпителиальных. Значительного растяжения стенок или образования «крипт» не отмечено.
Личинки и нимфы. Личинки Ixodes ricinus питаются 2 - 3 суток. Клетки кишечника голодной стадии очень мелкие и заметно уплощены. В период кровососания размеры их несколько увеличиваются. Рост их, однако, незначителен, и образующиеся глыбковидные клетки лишь в 2 - 4 раза выше нормальных. Этих размеров они обычно достигают через 24 - 36 час. кровососания. В боковом отростке на поперечном срезе бывает видно не больше 4 - 6 подобных клеток. Содержимое их сильно вакуолизировано.

За 10 - 12 час. до отпадения наступает быстрое растяжение стенок кишечника кровью и отрыв части пищеварительных клеток в просвет. У напитавшейся личинки стенки кишечника очень тонкие и состоят из немногих растянутых клеток. Накопления пищевых включений в период кровососания не отмечено. После отпадения среди оставшихся клеток наблюдаются митотические деления. Часть образующихся клеток вырастает в просвет и загружается пищевыми включениями, другие остаются в недифференцированном состоянии и позднее образуют кишечный эпителий нимфы.

Для личинок Hyalomma asiaticum, Rhipicephalus turanicus и Dermacentor pictus характерно накопление крупных пищевых включений еще в период кровососания. Большая быстрота пищеварения у них связана с коротким периодом превращения в нимф.
У нимф пищеварение протекает в основном сходно с самками. Кишечник только что перелинявшей нимфы содержит много запасных питательных веществ в сохранившихся пищеварительных клетках личинки. В то же время пищеварительные клетки нимфальной фазы еще не обособились. У голодной нападающей нимфы клетки с пищевыми включениями почти полностью израсходованы. Пищеварительные клетки образуются в период кровососания и принимают глыбовидную форму. Содержимое их сильно вакуолизировано и многие из них отрываются в полость кишечника.

Перед отпадением происходит быстрое растяжение стенок. У видов с быстрой линькой на взрослые фазы образование пищевых включений происходит уже в период кровососания, у видов с длительным периодом линьки, как Ixodes ricinus, - лишь после отпадения. Роет кишечника происходит за счет размножения недифференцированных резервных клеток. Митотические деления последних наблюдаются с начала периода роста и продолжаются всю первую половину линьки. К концу стадии линьки между базальной мембраной и гипертрофированными пищеварительными клетками располагаются мелкие недифференцированные клетки - источник будущих секреторных и пищеварительных клеток половозрелой фазы.

Теги:

Похожие материалы

  • Мужская половая система Ixodoidea состоит из двух трубчатых семенников, полностью разделенных у Amblyomminae, частично сливающихся вдоль медиальной поверхности у Ixodes ricinus и соединяющихся задними концами у аргасовых клещей, парных семепроводов, семеизвергательного канала и комплекса придаточных желез.

  • Развитие женской половой системы. В период эмбрионального развития яичник закладывается в виде парного скопления клеток. Эти зачатки вытягиваются назад и сливаются позади ректального пузыря. У только что вылупившихся личинок Hyalomma asiaticum, Ixodes ricinus и Ornithodoros papillipes яичник был всегда представлен непарным зачатком из группы вытянутых в поперечном направлении клеток, тесно прилегающих к задней стенке ректального пузыря. У голодных и напитавшихся личинок в зачатке различимы более крупные, почти сферические или неправильно многоугольной формы оогонии с пузыревидными ядрами.

  • Процессы выведения из организма конечных продуктов обмена веществ у иксодовых и аргасовых клещей, как и в других группах периодически питающихся кровососущих членистоногих, подчинены периодике гонотрофического ритма имаго и линочных циклов неполовозрелых фаз. Кроме продуктов выделения, в ректальный пузырь, за исключением некоторых видов аргазид, поступают продукты переваривания крови хозяина и разрушающиеся клетки средней кишки, а во время питания в значительном количестве мало измененная кровь. В результате фекалии клещей представляют смесь из нескольких веществ, соотношение между которыми меняется в разные периоды жизненного цикла.

  • По своему составу слюнные железы клещей представляют гетерогенные образования и сформированы из разных типов альвеол - пирамидальных и нескольких разновидностей секреторных.

    Пирамидальные альвеолы. Альвеолы этого типа первоначально считались одноклеточными образованиями с несколькими ядрами и были названы пирамидальными клетками - Pyramidenzellen. Нашими исследованиями и электронной микроскопией ультратонких срезов было показано, что они построены из одинаковых клеток и представляют многоклеточные органы.

  • Результаты гистохимических исследований позволили установить значительные различия в составе слюны аргасовых и иксодовых клещей. У аргазид был найден только один тип секрета, исключая возможное существование анестезирующих компонентов. Он образуется в железистых клетках одного типа и, по-видимому, относится к классу муко- или гликопротеидов, но может быть и другим комплексным соединением белков и углеводов.