Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 3: Пер. С англ. – м.: Мир, 1995. – 352с.

164 ГЛАВА 19

Рис. 19.3. Становление цикла мочевины в ходе метаморфоза у бесхвостых амфибий. А. Основные вехи цикла мочевины, служащего для обезвреживания и выведения азотсодержащих шлаков. В. Проявление активности ферментов цикла мочевины на разных стадиях метаморфоза лягушки Rana catesbeiana. Светлосерыми столбцами на диаграмме обозначена аргининсукцинатлиаза. (По Cohen, 1970.)

уровень Т, низок, а уровень пролактина высок. По мере развития гипоталамуса секреция рилизинг-фактора тиреотропного гормона (РФ-ТТТ) стимулирует повышение уровня ТТГ. Последний обусловливает повышение синтеза Т₃ и тироксина в щитовидной железе. Повышающаяся концентрация Т₃, который выделяется из щитовидной железы, вызывает появление первых признаков метаморфоза (прометаморфоз). В это время начинается рост почек конечностей. Кроме того, повышение уровня Т₃ стимулирует дальнейшее развитие средней доли гипофиза, что дает возможность РФ-ТТГ поступать в его переднюю долю, вследствие чего устанавливается положительная обратная связь: увеличение концентрации Т₃ стимулирует его дальнейшее накопление. В гипоталамусе начинается синтез еще одного активного фактора, вероятно, дофамина (White, Nicoll, 1981), ингибирующего гипофизарный синтез пролактина. В результате соотношение Т₃ и пролактина возрастает до предела, при котором метаморфоз вступит в свою критическую фазу (метаморфозный климакс), во время которой и происходят его основные события. Одно из следствий метаморфоза – частичная дегенерация щитовидной железы. Кроме того, не исключено, что высокий уровень Т₃ ингибирует продукцию ТТГ или РФ-ТТГ (Goos, 1978). Таким образом, необходимо установление нового гормонального баланса.

Рис. 19.4. Формулы тироксина (Т₄) и трийодтиронина (Т₃).

Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 3: Пер. С англ. – м.: Мир, 1995. – 352с.

КЛЕТОЧНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НА РАССТОЯНИИ 165

Рис. 19.5. Функциональные связи между гипоталамусом, гипофизом и щитовидной железой на разных стадиях метаморфоза бесхвостых амфибий. По мере своего развития гипоталамус стимулирует гипофиз к активации щитовидной железы, секретирующей тироксин, и ингибированию секреции пролактина. Т3 – трийодтиронин; Т4 - тироксин; ТТГ – тиреотропный гормон; РФ-ТТГ – рилизинг-фактор тиреотропного гормона.

Реакция разных органов тела на гормональные воздействия различна. Один и тот же стимул может привести к регрессия одних тканей и развитию и дифференцировке других. Так, резорбция хвоста находится в явной зависимости от повышения уровня тиреоидных гормонов. Эту корреляцию можно продемонстрировать in vitro (Weber, 1967): изолированные хвосты помещают в чашку с агаром и подвергают различным химическим воздействиям (рис. 19.6). Хвосты растут в нормальной среде, но при добавлении тиреоидных гормонов претерпевают регрессию. Более того, пролактин ингибирует регрессию хвоста, вызванную тиреоидными гормонами (Brown, Frye, 1969). Регрессия хвоста происходит в четыре этапа. Сначала в поперечнополосатых мышечных клетках хвоста снижается уровень синтеза белка (Little et al., 1973). Затем повышается содержание лизосомных ферментов. Увеличивается концентрация катепсина D (протеазы), РНКазы, ДНКазы, коллагеназы, фосфатазы, гликозидазы в эпидермисе, хорде и в клетках нервного ствола (Fox, 1973). Выход этих ферментов в цитоплазму, очевидно, обусловливает гибель клеток. Перевариванию мышечных тканей способствует эпидермис, по-видимому секретирующий эти ферменты. Если удалить эпидермис с кончиков хвоста хирургическим путем, то они не будут подвергаться регрессии в присутствии тироксина в культуральной среде (Eisen, Gross, 1965; Niki et al., 1982). Гибель клеток в области хвоста сопровождается скоплением макрофагов, которые переваривают дебрис с помощью своих протеолитических ферментов (Kaltenbach et al., 1979). В результате хвост превращается в обширное вместилище последних (рис. 19.7).

Определенная реакция ткани на тиреоидные гормоны – свойство данной ткани, не зависящее от ее окружения. Об этом свидетельствуют эксперименты по трансплантации дистальных фрагментов хвоста в область туловища или глазных чаш в ткань хвоста (Schwind, 1933; Geigy, 1941). Дополнительный кончик хвоста, пересаженный в область туловища, не защищен от регрессии, а глаз сохраняет свою целостность, несмотря на имплантацию в дегенерирующий хвост (рис. 19.8). Следовательно, хвост представляет собой пример запрограммированной гибели клеток. Реакция ткани на данный сигнал специфична. Запрограммированная гибель клеток играет важную роль в морфогенезе. Например, у человека такая гибель наблюдается в тканях между большим и указательным пальцами, а дегенерацию хвоста у него на четвертой неделе развития можно уподобить регрессии хвоста у головастика (Fallen, Simandl, 1978).

Одна из важнейших проблем метаморфоза – это координация его событий. Хвост не должен дегенерировать раньше, чем разовьются другие локомоторные органы - конечности; жабры не должны подвергнуться регрессии до того, как разовьются мышцы легких. В основе этой координации, по всей вероятности, лежат количественные различия между гормонами, стимулирующими то или иное специфическое событие (Kollros, 1961). Эта модель известна под названием концепции порога. По мере повышения концентрации тиреоидных гормонов происходит