В. М. Инюшин, В. А. Сахиулина. О содержании ДНК в ядрах клеток печени некоторых рыб

Казахский госуниверситет, Алма-Ата

В системе обмена веществ, как известно, огромную роль играют нуклеиновые кислоты. Имеется непосредственная зависимость между содержанием РНК, ДНК и уровнем белкового синтеза (Браше, 1960, и др.).

В связи с разработкой методик количественных гисто- и цитохимии, как-то: цитофотометрия, адсорбционная ультрафиолетовая микроскопия, - появилась реальная возможность определять количественно те или иные биологически важные вещества непосредственно в структурах (Бродский, 1960; Пирс, 1962 и др.). Было показано, что содержание ДНК, приходящееся на одно диплоидное ядро для клеток каждого вида животных, является величиной строго постоянной. Однако в некоторых органах имеются клетки с ядрами, содержащими ДНК в два-четыре раза больше, чем их в диплоидных ядрах. Такие ядра с избыточным количеством ДНК получили название полиплоидных.

По степени интенсивности реакции Фельгена можно судить о количестве ДНК, приходящемся на одно ядро (Свифт, 1957).

При исследовании печени рыб нами была отмечена чрезвычайно слабая реакция Фельгена. Эти факты побудили нас заняться более глубокими сравнительно-количественными исследованиями содержания ДНК в клеточных ядрах печени рыб и печени млекопитающих.

Для гистохимических исследований брались пять видов рыб - плотва, обыкновенная маринка, голец, налим, окунь и один вид млекопитающих - белая крыса. Кусочки печени фиксировались по Карнуа, а блоки приготавливались по общепринятой методике. Толщина срезов была равна 5 μ.

Реакция Фельгена проводилась также по общеизвестной методике. Окрашенные препараты фотографировались при увеличении об. 90× ок. 10, на фотопленке изопанхром ГОСТ, при светло-зеленом фильтре (585 мм) под микроскопом МБИ-6.

Негативная фотопленка фотометрировалась на микрофотометре МФ-2 при объективе ×3,5. При таком увеличении удалось сделать 19 измерений плотности фотоэмульсии в ядре в относительных световых единицах.

Все полученные данные обрабатывались вариационно-статистически. Количественная методика выявления ДНК реакцией Фельгена не позволяет измерить вещество в граммах, так как не известен удельный коэффициент поглощения продукта реакции ДНК с фуксином. Поэтому количество ДНК в ядре мы выражали в условных единицах. Количество ДНК в ядре (0) рассчитывалось по формуле

где г - радиус ядра;

Е - оптическая плотность (см. табл.).

Количество ДНК в ядрах печени рыб и млекопитающих

Наименьшее количество ДНК (неуловимое для цитофотометрии) содержится в большинстве ядер печени налима. Паренхима здесь претерпевает жировое перерождение, ядра деградируют и показывают отрицательную реакцию Фельгена на ДНК. Лишь по ходу желчных протоков имеются ядра, показывающие слабо выраженную реакцию Фельгена. Таких ядер приходится на одно поле зрения очень мало (на 100 ядер - одно-два).

В печени окуня также имеются ядра, не содержащие ДНК. Однако среднее количество ДНК, приходящееся на 10 ядер, у них больше, чем у налима.

Наибольшее количество ДНК в печени содержат карповые рыбы, особенно маринка. В печени карповых ануклеальные ядра (без ДНК) попадаются очень редко (в среднем 3 из 100). Однако в целом в ядре печени рыб содержится ДНК значительно меньше, чем у млекопитающих.

Из литературы известно, что в печени взрослых крыс может содержаться до 80% полиплоидных клеток, содержащих двух-, четырехкратное количество ДНК в сравнении с диплоидными ядрами. В печени лягушки и тритона не найдено октоплоидных ядер и обнаружено лишь небольшое количество тетраплоидных.

У сельдевых рыб среднее количество ДНК в ядре печеночной клетки, по данным целого ряда исследователей, равно 2,01×10^-12 г, в то время как у крысы оно составляет 9,40×10^-12 г, а у человека - 10,36×10^-12 г. Следовательно, у сельдевых среднее количество ДНК, приходящееся на одно ядро, меньше примерно в пять раз.

В чем причина такого низкого содержания ДНК в ядрах клеток печени рыб? Нам кажется, что это связано прежде всего с неодинаковой функциональной нагрузкой печени млекопитающих и рыб, а следовательно, и со степенью дифференцировки цитоплазматических структур.

Из литературы известно, что усиление функциональной нагрузки на печень приводит к увеличению плоидности ядер и их количества в тканях. При усиленном функционировании цитоплазмы и ее производных тормозятся процессы дифференцировки в ядре. В результате ядерное деление не доходит до конца и в ядре накапливается избыточное количество ДНК, вследствие чего увеличивается скорость белкового синтеза. В целом же клетка начинает функционировать более интенсивно.

Следовательно, по количеству плоидных ядер можно в какой-то степени судить об интенсивности продуктов обмена в цитоплазме.

Из данных, полученных нами, а также другими исследователями, можно сделать вывод, что печень у рыб функционирует слабее, чем у млекопитающих, что не приводит к полиплоидизации ядер. У рыб-хищников и полухищников с хорошо развитым желудком и пилорическими придатками интенсивность обменных процессов в печени значительно слабее, чем у мирных рыб. Паренхима печени у хищников превращается в своеобразное жировое тело, имеющее сходство с таковыми у насекомых. Жир, всасываемый из пищи, в организме рыб подвергается перестройке очень медленно и откладывается в теле без существенных изменений (Ловерн, 1953).

Является показательным также тот факт, что в паренхиме клеток печени, содержащих жир, не удается гистохимически определить гликоген. И это вполне понятно: образование гликогена из глюкозы и его распад возможны лишь при наличии ферментов. Синтез же ферментов происходит с участием нуклеиновых кислот, и прежде всего ДНК.

Все эти факты побуждают нас обратить еще большее внимание на специфику структуры и функции печени у рыб.

Литература

Браше Ж. Биохимическая эмбриология. М., Изд-во иностранной литературы, 1960.

Бродский В. Я. О способах фиксации и подготовки материала для количественного цитохимического анализа. "Цитология", 1960, т. 2, № 5.

Ловерн Д. А. Химия жиров и жировой обмен рыб. "Биохимия рыб". М., Изд-во иностранной литературы, 1953.

Пирс Э. Гистохимия. М., Изд-во иностранной литературы, 1962.

Свифт X. Цитохимическое исследование. Сборник статей. М., Изд-во иностранной литературы, 1957.