Автореферат диссертации по ветеринарии на тему Морфогенез межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота в онтогенезе
На правах рукописи ПЕРФИЛЬЕВА Наталья Петровна
МОРФОГЕНЕЗ МЕЖМЫШЕЧНОГО НЕРВНОГО СПЛЕТЕНИЯ ЖЕЛУДКА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА В ОНТОГЕНЕЗЕ
(МОРФОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ С МАТЕМАТИЧЕСКИМ МОДЕЛИРОВАНИЕМ)
Специальность 16.00.02 - патология, онкология н морфология животных
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
„о*
Ставрополь - 1998
Работа выполнена на кафедре анатомии сельскохозяйственных животных и гистологии Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии и в НИЦ Самарского государственного медицинского университета.
Научные консультанты: заслуженный деятель науки РФ,
доктор биологических наук, профессор Н .А.Жеребцов; лауреат государственной премии РФ, доктор медицинских наук, профессор М.В.Упюва
Официальные оппоненты:
1. Доктор медицинских наук, профессор В.Н. Швалев (Москва)
2. Доктор биологических наук, профессор
Л.П. Тельцов (Мордовский ГУ им. Н.П. Огарева)
3. Доктор биологических наук, профессор П.В. Груздев (СГСХА)
Ведущая организация - Казанская государственная академия
ветеринарной медицины им. НЗ. Баумана
/ Защита диссертации состоится " & $ _1998 года
' О часов на заседании диссертационного совета Д 120.53.02 при Став ропольской государственной сельскохозяйственной академии по адрес) 355017, г. Ставрополь, пер. Зоотехнический, 12.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ставрополльско государственной сельскохозяйственной академии.
Автореферат разослан
""
а/ьАелЛ-
.1998 года.
Ученый секретарь диссертационного совета, доцент
А.П. Боголюбова
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Приоритетную роль в жизнеобеспечении роста и развития организма играет пищеварительная система, регуляцию которой осуществляет нервная система (Ю.Х. Миндубаев, 1961; МА. Соколова, 1962; Р.Х. Шакиров, 1967, 1979, 1992; Ю.Г.Харебов с соавт., 1993; K.N.Zeibovic, 1972;L.Totzaneretal., 1990).
Интенсивная технология выращивания животных (ранний отьем поросят, безмолочное выращивание телят и ранний перевод их на кормление грубыми и сочными кормами, крупногрупповое содержание молодняка, круглогодовое привязное содержание коров, клеточное содержание кур, использование новых нетрадиционных кормов, кормовых добавок и др.) вызывает резкие структурно-функциональные отклонения в развитии нервной ткани, особенно желудочно-кишечного тракта (НА. Жеребцов, 1979, 1983; Л.П.Павлова, 1980; Л.В.Яцута с соавт., 1980; В.В. Малашко, 1983, 1993; П.Н. Котуранов с соавт., 1985 и др.). Однако, в доступной литературе строение интрамуральной нервной системы желудка крупного рогатого скота остается не раскрытым. Имеющиеся сведения или фрагментарны, или носят описательный характер. В них, чаще всего, имеются линейные показатели без морфометрии и статистической обработки данных. Математическое моделирование и прогнозирование развития нервных клеток не проведены, и поэтому без объективной интерпретации морфологических признаков и их количественной оценки эти данные не имеют значимой ценности (М.В.Упхова, 1977, 1978; НА. Жеребцов, 1979; Б А. Углов с соавт., 1994; Baker Daryll М., Santer Robert М., 1988; Gorgels T.G et al., 1990 и др.).
Что касается вопроса влияния на морфогенез нейронов желудка телят смены рациона с молочного типа кормления на грубый растительный корм, то он не изучен, несмотря на главенствующее значение нервной системы и, в частности, межмышечного нервного сплетения в моторике вышеупомянутого органа (Д.Я. Криницын, Л А. Щетинов, 1968; Н.В. Кури-лов, А.П. Кроткова, 1971; В.К. Бирих, Г.М.Удовин, 1972идр.).
Познание морфогенеза нейронов желудка крупного рогатого скота в пре- и постнатальном онтогенезе имеет большое практическое значение. В животноводстве необходимы объективные морфологические критерии разных этапов морфогенеза нейронов у здоровых и больных животных для более точной диагностики заболеваний желудочно-кишечного тракта (Л.П. Тельцов, ПА. Ильин, 1993).
Поэтому актуальным является проведение исследований по морфологии межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота, а также морфогенеза и морфофункциональной активности его нейронов в онтогенезе с использованием методологического подхода с применением системного многофакторного анализа. Математическое моделирование данного процесса - новое перспективное направление в биологии, ветеринарии и медицине.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является комплексное морфологическое и морфометрическое изучение морфогенеза межмышечного нервного сплетения, его ганглиев и нервных волокон, а также морфогенеза и морфофункциональной активности нейронов желудка крупного рогатого скота, находящегося в условиях интенсивной технологии выращивания и содержания.
В задачи исследований входило:
1. Изучить развитие и возрастные особенности строения межмышечного нервного сплетения в рубце, сетке, книжке и сычуге крупного рогатого скота в пре- и постнатальном онтогенезе с помощью нейромор-фологических и морфометрических методов исследования в сочетании с методами статистического анализа.
2. Выявить и количественно проанализировать закономерности возрастных и морфофункциональных изменений чувствительных и двигательных нервных клеток межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота с помощью комплексного методологического подхода с применением нейроморфологических, гистологических и морфометрических методов исследования в сочетании с методами вариационной статистики и использованием системного многофакторного анализа.
3. Разработать качественные и количественные характеристики морфологических критериев этапов морфогенеза: нейробласта, дифферен-цировки и зрелости нейронов межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота в процессе онтогенеза на основе математических моделей.
4. Провести сравнительную характеристику морфогенеза нейронов межмышечного нервного сплетения рубца, сетки, книжки и сычуга на этапах нейробласта, дифференцировки и зрелости с помощью морфометрических исследований внутриклеточных и внеклеточных структур, оптической плотности базофильного вещества и нейроглиальных взаимоотношений с применением системного многофакторного анализа.
5. Изучить морфогенез нейронов межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота с учетом функциональной нагрузки.
6. Выявить критические фазы морфогенеза нейронов различных отделов желудка крупного рогатого скота, которые связаны с их повышенной чувствительностью к изменяющимся условиям содержания и кормления при интенсивной технологии выращивания.
7. Установить и проанализировать с помощью количественного сравнения морфологических признаков инволюционные изменения и компенсаторно-приспособительные реакции в ганглиях и нейронах межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота в различные периоды онтогенеза.
Научная новизна исследований. Впервые исследована и описана динамика развития и строение межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка крупного рогатого скота в онтогенезе в сравнительном аспекте.
Впервые выявлена относительная скорость изменения роста пучков нервных волокон и ганглиев межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка крупного рогатого скота в онтогенезе. Выявлена относительная скорость изменения роста нейронов межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка крупного рогатого скота в сравнительном плане по количественным показателям на основании изучения их развития в разные возрастные периоды онтогенеза. В нейронах с помощью комплекса использованных методов выявлены инволюционные и адаптационно-компенсаторные изменения, обусловленные экзо- и эндогенными факторами и естественными возрастными влияниями.
Разработана периодизация развития нервной ткани межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота в онтогенезе, на основе которой проведена возрастная типизация архитектоники его ганглиев.
На основе применения морфометрических и стереометрических методов исследования разработана карта удельной плотности ганглиев межмышечного нервного сплетения для рубца, сетки, книжки и сычуга крупного рогатого скота в разные возрастные периоды онтогенеза.
Установлены закономерности морфогенетического и морфофунк-ционального развития чувствительных и двигательных нервных клеток межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка крупного рогатого скота на основании изучения 16 показателей: объема ядра, ядрышка, цитоплазмы клетки и соотношений между ними, степени развитости ден-дрито-аксонального дерева, удельной плотности базофильного вещества (химического метчика РНК) и внеклеточных образований.
Выявлена степень функциональной активности крупных, средних и мелких нейронов межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка крупного рогатого скота в онтогенезе.
Впервые дана морфологическая и морфометрическая характеристика этапов: нейробласта, дифференцировки и зрелости нейронов межмышечного нервного сплетения рубца, сетки, книжки и сычуга крупного рогатого скота в онтогенезе, как структурно-функциональных единиц нервной системы со всеми внутриклеточными образованиями и окружающими их оболочками, которые являются эталоном морфологической «нормы».
Разработаны квалификационные характеристики и проведена паспортизация чувствительных и двигательных нейронов межмышечного
нервного сплетения всех отделов желудка крупного рогатого скота по степени зрелости.
Впервые создана математическая модель морфогенеза интрамураль-ных нейронов межмышечного нервного сплетения разных в функциональном отношении отделов желудка крупного рогатого скота (рубца, сетки, книжки, сычуга). Она дала возможность сравнить течение этого процесса в разные возрастные периоды во всех отделах и выявить критические фазы в развитии нервной системы желудка.
Теоретическая и практическая значимость. Полученные результаты исследований показали структурно-функциональные изменения в пучках нервных волокон, ганглиях и нейронах межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота в пре- и посгнатальном онтогенезе на протяжении всего срока эксплуатации в условиях промышленной технологии содержания. Это представляет определенный практический интерес для животноводства, так как воздействие функциональных перегрузок, связанных с изменяющимися условиями кормления и содержания, вызывающими перенапряжение нервной системы желудка, несмотря на ее пластичность и динамичность, приводят к ее адаптационно-компенсаторной перестройке и, в некоторых случаях, возможно, к развитию патологических процессов.
Выявленные критические возрастные фазы в морфогенезе нейронов всех отделов желудка являются биологической основой для разработки обоснованного рационального кормления молодняка крупного рогатого скота, совершенствования его содержания и профилактики заболеваний желудочно-кишечного тракта.
В результате применения морфометрии с математическим моделированием данное исследование позволило выявить закономерности морфогенеза нейронов межмышечного нервного сплетения, что является новым вкладом в нейроморфологию и нейрофизиологию сельскохозяйственных животных.
Отмеченные инволюционные изменения в морфологии ганглиев и нейронов межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка во второй половине зрелого этапа развития являются доказательством старения и могут служить предлогом для пересмотра сроков возрастной периодизации развития нервной ткани, органов и организма крупного рогатого скота в онтогенезе при интенсивной технологии выращивания и содержания.
Полученные итоговые данные характеристики нейронов являются эталоном морфологической «нормы» у здоровых животных и могут способствовать более точной и объективной лабораторной диагностике изменений в структурах межмышечного нервного сплетения при возникно-
вении патологических процессов в желудочно-кишечном тракте или влиянии на него кормовых раздражителей.
Проведенное исследование раскрывает неиспользованные возможности для математического моделирования структурных изменений биологических объектов в животноводстве.
Реализация результатов исследования. Полученные результаты исследования по морфогенезу нейроцитов желудка крупного рогатого скота в пре- и постнатальном онтогенезе используются в учебном процессе в Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии на факультетах ветеринарной медицины, зооинженерном и экономическом, а также в других сельскохозяйственных вузах.
Комплексный методологический подход к изучению нервной ткани с применением морфометрии и математического моделирования внедрен для использования в научных исследованиях ветеринарных морфологов научно-исследовательских и производственных лабораторий, а также в учебном процессе следующих сельскохозяйственных вузов: Белорусской, Брянской, Ивановской, Костромской, Самарской, Ставропольской государственных сельскохозяйственных академий, Витебской государственной академии ветеринарной медицины, Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева. Формой внедрения явился выпуск учебно-методических рекомендаций, разработок и информационных писем.
Основные положения и выводы диссертации внедрены и используются при диагностике заболеваний желудочно-кишечного тракта крупного рогатого скота в Ульяновской областной ветеринарной лаборатории и ее подразделениях.
Апробация. Основные положения диссертационной работы представлены и обсуждены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Ульяновского сельскохозяйственного института с 1982 по 1997 год; на Поволжской зональной конференции ветеринарных морфологов в 1983 году (г.Ульяновск); на Всесоюзной конференции молодых ученых в 1983 году (г.Нарва-Йыэуу); на Всесоюзном семинаре-школе по количественным методам в морфологии на базе Куйбышевского медицинского института в 1986 году (г.Куйбышев); на Всесоюзной научной конференции ветеринарных морфологов «Проблемы морфологии животных в условиях промышленного животноводства» в 1987 году (г. Ульяновск); на Республиканской научной конференции морфологов при Украинской с.-х. Академии в 1991 году (г. Киев); на Н-й научной конференции морфологов Сибири и Дальнего Востока в 1992 году (г. Улан-Удэ); на II Международной конференции «Актуальные проблемы в животноводстве» в 1995 году (г. Боровск).
Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
1. Установленные закономерности морфогенеза межмышечного нервного сплетения позволили выявить сроки и степень дифференциро-ванности, зрелости и старения нервной ткани в различных отделах желудка крупного рогатого скота.
2. Гетерохронность развития нервной ткани многокамерного желудка: более ранняя дифференцировка нервной ткани в книжке - на ранне-плодной, в сычуге - на среднеплодной, в сетке - на позднеплодной стадиях онтогенеза, в рубце - на этапе новорожденное™.
3. Периодизация развития нервной ткани желудка крупного рогатого скота в онтогенезе.
4. Возрастная типизация архитектоники ганглиев межмышечного нервного сплетения.
5. Выявлены и обоснованы этапы морфогенеза чувствительных и двигательных нейронов межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка (нейробласта, дифференцировки, зрелости и старения), а также определены их сроки по возрастным периодам в онтогенезе.
6. Критические фазы морфогенеза нейронов межмышечного нервного сплетення всех отделов желудка крупного рогатого скота в онтогенезе выявляются на границе этапов: новорожденности, переходного и зрелости. Они характеризуются наивысшим подъемом интенсивности процессов морфофункциональной активности нейронов, совпадают по времени со сменой типов кормления, с физиологической перестройкой органов пищеварения и организма в целом и сопровождаются адаптационно-компенсаторными изменениями в этих клетках.
Публикации. Основные положения по материалам диссертации опубликованы в 21 научной работе в различных журналах, трудах , и сборниках.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на русском языке. Общий объем работы составляет 451 страницу машинописного текста. Содержание включает введение, обзор литературы, материал и методы исследований, собственные исследования, заключение, выводы, практические рекомендации, список литературы и приложение.
Диссертация иллюстрирована 37 микрофотографиями, объединенными в 27 рисунков, 131 графиком, 6 схемами, 5 таблицами в тексте и 95 таблицами и 8 документами, приведенными в приложении. Список использованной литературы составляет 510 работ, 134 из которых на иностранном языке.
2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Для решения поставленных задач был использован клинически здоровый крупный рогатый скот (табл.1), убитый путем обескровливания. Среди него - 25 датированных плодов, которые были взяты от коров 3-14 летнего возраста средней упитанности. Возраст плодов определяли по учетным карточкам случки, а также, для контроля, по комплексу признаков общего развития (ГА. Шмидт, 1964; В А Акатов с соавт., 1968; А.П.Студенцов, 1970).
Таблица 1
Количество исследованных животных и их распределение по возрастным периодам
Номер Наименование Возраст животных Количество
возрастных возрастных исследованных
периодов периодов животных
Внутриутробный период. Плодный этап. Стадии:
I Раннеплодная от 2,5 мес. до 5 мес. 5
II Среднеплодная от 5 мес. до 8 мес. 11
III Позднеплодная от 8 мес. до 9 мес. 9
Постнатальный период. Этапы:
IV Новорожденности от рождения до 10 дн. 9
V Молочный от 10 дн. до 2 мес. 12
VI Переходный от 1,5 мес. до 6 мес. 14
VII Полового созревания от 6 мес. до 1,5 лет 5
VIII Зрелости - 1 от 1,5 лет до 10 лет 11
IX Зрелости - 2 от 10 лет до 14 лет 6
Итого: 82
Исследованные животные принадлежали учхозу УГСХА, благополучному по инфекционным заболеваниям крупного рогатого скота и относились к помеси черно-пестрой и голштинской породы. Методы содержания и рационы кормления по возрастным периодам представлены в приложении к диссертации.
Объектом исследования явилось нервное сплетение и его нейроны всех отделов желудка крупного рогатого скота от 9 физиологически и морфологически обоснованных возрастных периодов. Последние составлены с учетом периодизации развития крупного рогатого скота в онтогенезе (Л.П.Тельцов с соавт., 1987, 1995, 1996) на основании специфичности выращивания этих животных при интенсивной технологии. Брали материал в осенне-зимний период во второй половине дня. Исследование документировано актами, протоколами, микрофотографиями, листингами программ и результатов обработки данных на ЭВМ и*их копиями на дискетах.
Для исследования брали кусочки стенок каудо-дорсального и каудо-вентрального слепых мешков рубца, большой кривизны сетки, дна книжки, сычуга.
Применили комплексный методологический подход, разработанный под руководством доктора медицинских наук профессора М.В.Угловой в НИЦ Самарского ГМУ и дополненный нами (табл. 2). Использовали некоторые собственные модификации гистологических методов (Н.П. Перфильева, 1997).
В исследовании применяли следующие методы: морфологические и нейроморфологические, морфометрические, стереометрические, цитоспех-трофотометрические, статистического и системного многофакторного анализа.
Для исследования кусочки материала промывали и фиксировали с некоторыми модификациями в 12% растворе нейтрального формалина, жидкости Карнуа, 96° спирте. Для изучения общей структуры стенки, общей характеристики межмышечного нервного сплетения и его ганглиев изготовляли серийные парафиновые срезы толщиной 5-8 мкм с последующей окраской гематоксилин-эозином.
Форму нейронов, состояние нейрофибриллярного аппарата, характер отростков, их окончаний, развитие межнейрональных связей изучали на импрегнированных препаратах по Бильшовскому-Грос.
Локализация, структура и оптическая плотность базофильного вещества, а также клеточная типизация нейронов изучались на парафиновых серийных срезах толщиной 5-7 мкм после окраски по методу Ниссля. С помощью этого метода мы получили сведения о размерах нервных клеток, ядер и ядрышек, а также подсчитали их количество на единицу площади ганглиев, количество и размеры ганглиев на единицу площади ин-нервируемой ткани, изучили строение капсулы и нейроглиальный индекс.
Морфометрию проводили окулярными линейкой и сеткой под микроскопом Р-14 с объективом 40x0,65, окуляром 7х, винтовым окуляр-микрометром МОВ-1-15х с использованием объект-микрометра ОМП. Измеряли толщину нервных стволов, размеры сечения ганглиев, расстояния между ними; окулярной сеткой - площадь каждого ганглия; количество ганглиев и нервных клеток в них и, затем, по предложенной нами методике на основе планиметрической сетки, рассчитывали площадь ганглиозной ткани и удельной плотности ганглиев на 1 см2 стенки желудка и определили соотношение площади ганглиозной ткани сычуга и рубца.
Проводили измерение тел нейронов, их ядер, ядрышек, толщины капсулы, параметров дендрито-аксонального дерева. По полученным цифровым данным вычисляли объемы тел нейронов, ядер, ядрышек, причем объемы тел и ядер нейронов - по формуле объема эллипсоида вращения, а
Комплексный методологический подход к изучению морфогенеза межмышечного нервного сплетения _желудка крупного рогатого скота в онтогенезе (схема исследований)_
Этапы
I
II
III
IV
V
Получение количественной информации о структуре межмышечного нервного слле-гения
Получение количественной информации о структуре нейроцитов ¡1 их оболочек
Математическое сопоставление морфометрических показателей
Логический и математический анализ полученных данных
-татанализ и атематическое моделирование пученных процессов
Показатели
. Размер ганглиев и нервных стволов
Гематоксилин-эозин, Ниссля, импрегнация: Билыдов-ский-Грос. Морфо-метрия окуляр мет-рометром, окулярной сеткой
2. Плотность ганглиев, площадь гангдиознои ткани
Методы
Показатели
17 Размеры
клеток,
ядер,
:: ядрышек
!. Базофиль-ное веществе
Ниссля. Морфомет рия, стерео 4метрия, планиметрия
3. Отростки: количество отвавлашй, суммарная цлина, диаметр аксона, площадь поперечного сечения
4. Капсула: толщина, число соединительнотканных слоев, число глиаль-кых клеток
Методы Ниссля. Морфоме-грия оку-пяр-шперо-метром. Ниссля. Цщоахекгро фотометрия Импрегнация: Биль-шовский-Грос.
Морфоме-грия с препаратов и рисунков
Ниссля. Морфоме-грия оку-яярмикро-метром.
1. Статобработка количественных показателей возрастных изменений нервных сплетений и нейронов с критериальной оценкой значимости при заданной достоверности.
2. Вычисление соотношения гангли-озной ткани рубца и сычуга
3. Расчет удельной плотности ганглиев и ганглиозной ткдаи
4. Вычисление процентных соотношений различных типов нейронов
5. Изучение я/ц, яд/я, яд/ц отношений
6. Вычисление НГИ
7. Графическое сопоставление объема клетки и ядрышка, клетки и НГИ н др.
8. Аналитическое описание графических зависимостей
Вычисление относительной скорости изменения всех структур
1. Выделение стадий морфогенеза
2. Морфофунк-циональная и морфомегрическая характеристики нейронов различной степени зрелости
3. Оценка морфо функционального^ состояния межмышечного нервного сплетения желудка в онтогенезе
4. Сопоставление полученных графических зависимостей
5. Выявление критических возрастных фаз в морфогенезе
3. Проведение истемного многофакгор-ого анализа
1. Проведение
регрессионного
анализа
. Проведение корреляционного анализа
объем ядрышка - по формуле объема шара, а также показатели взаимоотношений внутриклеточных структур: ядерно-цитоплазменное, ядрышко-ядерное, ядрышко-цитоплазменное отношения (ЮЛ. Гейнисман, 1966, 1974; А.Н. Зайдель, 1974; В.М. Упюва, 1978; Ф.Б.ХеЙнман, 1978; ЪЛ. Углов, Г.П. Котельников, М.В. Углова, 1994 и др.).
Толщина капсулы вычислялась как среднее значение четырех замеров. Число соединительнотканных слоев в капсуле определялось по среднему количеству рядов фибробластов.
Для изучения характера нейрогаиальных отношений производился расчет нейроглиального индекса (НГИ), как среднее число глиоцитов, приходящихся на один нейрон.
Подсчитывали количество дендритов - щ и количество всех ветвей 1-го порядка - Потв., суммарную длину дендритов у клеток 1 типа (Н.П.Перфильева, 1997), а также измеряли диаметр аксона - (1 на расстоянии 10 мкм от тела клетки, и затем - площадь его поперечного сечения. При этом использовали рисовальный аппарат РА-4.
Определяли количество базофильного вещества (у.е.) - эквивалента РНК в цитоплазме разных по типу нервных клеток с помощью измерения оптической плотности его в проходящем свете видимой части спектра, пропорциональной количеству исследуемого вещества на однолучевом спектрофотометре.
Для большей информативности мы впервые предложили (Н.П.Перфильева, 1986, 1997) и использовали расчеты относительной скорости изменения всех исследованных показателей.
Количественные результаты наших исследований подвергались статистической обработке, при которой вычислялись средние арифметические величины и их среднеквадратические отклонения {Х±3), рассчнты-
^
вался коэффициент вариации V- — • 100%, а также оценивали значимость
X
отклонений результатов исследования. Проводили и другие анализы.
Все расчеты производились при заданном уровне надежности Р результата серии измерений, равной 95%.
В каждой возрастной группе делалось до 100, но не менее 16 замеров (п = 16), согласно рекомендациям Г.Г. Автандилова (1973, 1990).
Результаты статистической обработки сведены в таблицы, которые представлены в приложении.
Применение системного многофакторного анализа результатов исследований позволило получить математические модели морфогенеза и морфофункциональной активности нейронов межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота.
Для этого нейрон со всеми его внутри- и внеклеточными оболочками был принят за единую морфофункциональную систему, в которой исследованы все количественные показатели.
Для получения безразмерных сопоставимых значений при расчетах вычислялись относительные разности Xj средних арифметических значений Xj количественных показателей изученных структур нейробластов, малодифференцированных, дифференцированных и зрелых нейронов и нулевых (принятых за норму) значений, в одном случае, нейробластов, в другом - малодифференцированных нейронов Х0 : Pi:Xw;&t.
Полученные математические модели позволили объективно оценить динамику морфогенеза чувствительных и двигательных (крупных, средних и мелких) нейронов на этапах нейробласта, дифференцировки и зрелости, его характер и выяснить степень влияния отдельных показателей на активность этих клеток и их функционирование в различные возрастные периоды пре- и постнатального онтогенеза.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Установлено, что межмышечное нервное сплетение - plexus intermuscularis, располагается в мышечной оболочке желудка между ее слоями и образовано сетью из пучков нервных волокон, по ходу которой лежат различной формы и размеров ганглии.
Изучая процесс морфогенеза данного сплетения с помощью морфо-метрии, мы впервые выявили гетерохронию дифференцировки его по степени зрелости в разных отделах желудка, которая проявляется в изменении толщины пучков нервных волокон, удельной плотности ганглиев и расстояний между ними, их средней, индивидуальной и удельной площадей ганшиозной ткани на 1 см2 стенки органа.
Так, толщина пучков межмышечного нервного сплетения на протяжении онтогенеза от I до IX возрастного периода увеличивается, опережая в рубце по абсолютным показателям таковые остальных отделов. Возможно, это демонстрирует связь с объемом органов. Так, в 1961 году Ю.Х.Мнндубаев отметил наличие толстых извитых нервных пучков межмышечного сплетения в тех участках желудка (рубец, большая кривизна сетки и книжки) жвачных, ще скапливаются большие массы корма, по сравнению с тонкими его петлями в сычуге. По нашему мнению, в этом случае наглядно проявляется закон напряжения растяжения, который имеет общебиологическое значение.
От I до IX возрастного периода меняется толщнна пучков нервных волокон. В связи с этим наши данные показывают увеличение относительной скорости роста их толщины в пре- и раннем постнатальном онтогенезе (со II по IV возрастные периоды), а также к этапам полового со-
зревания и зрелости тела, что несомненно свидетельствует о влиянии нарастающих функциональных нагрузок на иннервируемый орган и морфо-генетических сдвигах в его нервном аппарате.
Впервые установлено, что расстояние между ганглиями межмышечного нервного сплетения в процессе онтогенеза от I к IX возрастному периоду, по мере растяжения стенки желудка, увеличивается в рубце почти в 2,5, в сетке - в 3, в книжке - в 5, в сычуге - в 2,6 раза.
Форма и расположение выявленных нами зачатков будущих ганглиев из колонкообразно расположенных нервных тяжей, включающих 210 и более нейробластов, вероятно, отражает влияние трофических факторов, химической гетерогенности и градиентности медиаторов при миграции нейробластов в процессе формирования нервной системы.
Впервые выявлены изменения линейных размеров и средней площади растущих ганглиев межмышечного нервного сплетения, которые показывают то увеличение их, то уменьшение в разные возрастные периоды онтогенеза. Однако к IX возрастному периоду ганглии рубца увеличиваются почти в 3, сетки - в 30, книжки и сычуга - в 8 раз, что, несомненно, происходит за счет разрастания соединительнотканного остова узлов, роста тел, количества нейронов и слоев их капсул.
При этом нами впервые установлено уменьшение удельной площади ганглиозной ткани на 1 см2 стенки лреджелудков и увеличение таковой стенки сычуга в процессе онтогенеза.
Исследования показали, что в IX возрастном периоде разрастание ганглиозной ткани продолжается только в стенке сычуга, а в лреджелуд-ках наблюдается уменьшение ее площади. В некоторой степени, вероятно, это можно связать с тем, что у крупного рогатого скота сычужная секреция с возрастом постоянно усиливается (П.И. Жеребцов, 1966). При этом уменьшается количество ганглиев на единицу площади, что, вероятно, указывает на процессы рассасывания дистрофически измененных ганглиев, а также наблюдается гипертрофическое разрастание ганглиозной ткани оставшихся узлов на втором этапе зрелости тела.
Удельная плотность ганглиев межмышечного нервного сплетения в пренатальном онтогенезе имеет градиент увеличения от сычуга к рубцу, в постнатальном онтогенезе - противоположное направление.
Установлено, что по мере роста желудка и растяжения его стенки в онтогенезе от I до IX возрастного периода наблюдается фрагментирован-ность ганглиев и поэтому их количество на 1 см2 рубца уменьшается в 66 раз, сетки - в 52 раза, книжки - в 35 раз, сычуга - в 4 раза.
Впервые составлены карты плотности ганглиев межмышечного нервного сплетения разных отделов желудка крупного рогатого скота в онтогенезе и классификация их морфологических типов.
Сопоставление полученных результатов проведенных морфологических и морфометрических исследований указывает на их не стабильность развития в онтогенезе, которая имеет функциональную и возрастную обусловленность и соответствует месячным биоритмам динамики роста крупного рогатого скота.
Вместе с тем, нами впервые выявлены критические периоды в морфогенезе межмышечного нервного сплетения желудка. Они соответствуют III, IV, VI и VII возрастным периодам и проявляются в виде адаптационно-компенсаторных изменений, которые, однако, укладываются в понятие морфологической «нормы» и присущи здоровому организму.
Дальнейшие исследования, проведенные нами, связаны с изучением основного компонента ганглиев межмышечного нервного сплетения -нервных клеток со всеми внутренними цитоплазматическими структурами и окружающими оболочками, которые являются структурно-функциональными единицами нервной системы (М.В. Углова, 1978; А.П. Новожилова, В.П. Бабминдра, 1996; G. Burnstock, 1992 и др.)
Перед началом морфометрических измерений провели классификацию нейронов по величине объема: на крупные, средние и мелкие в соответствии с геометрической прогрессией (В Л .Бродский, 1966 и др.); по характеру строения отростков нервных клеток и их окончаний: на двигательные (I тип) и чувствительные (II тип) нейроны; а также на три типа по расположению базофильного вещества в цитоплазме клеток: I тип характеризуется диффузным и равномерным расположением базофильного вещества ввиде телец округлой или угловатой формы, заполняющих всю цитоплазму клеток; II тип - с глыбками базофильного вещества имеющими преимущественно периферическое расположение в цитоплазме; III тип - нейроны с уменьшенным количеством базофильного вещества. Учитывая данные литературы о расположении базофильного вещества в цитоплазме чувствительных и двигательных нейронов другой локализации (Г.И.Роскин, М.В.Шорникова, 1953; Л.БЛевинсон, М.ИЛейкина, 1956; М.В.Углова, 1978) мы отнесли нейроны I типа к двигательным клеткам, а II типа - к чувствительным; III типа с уменьшенным количеством базофильного вещества в цитоплазме приняты нами как активно функционирующие двигательные и чувствительные клетки на основании имеющихся экспериментальных данных в доступной литературе (Б.В.Кедровский, 1942; А.И.Струков, С.КЛапин, 1954; ВЛ.Бродский, 1956; Н.ЕЛрыгин с соавт., 1973; М.В.Углова, 1978 и др.).
Впервые проведенная нами количественная оценка показала, что особенностью каждого периода развития является соотношение мелких -незрелых (малодифференцированных), средних - дифференцирующихся и крупных - зрелых нейронов. Среди них - более всего нейронов среднего размера. Поэтому легко предположить, что, видимо, на эти клетки падет
основная функциональная нагрузка, которая при этом постоянно нарастает. Количество средних нейронов в онтогенезе увеличивается от 4560 % до 70-87 % в разных отделах желудка. Количество мелких нейронов падает от 80-90 % до 5-13 %. По-видимому, они играют роль резерва на случай замены естественно убывающих клеток (КЛМ.ТЛШатз « а1., 1988).
Количество крупных нейронов остается почти постоянным. Оно несколько увеличивается в пре-, ранний постнатальный периоды и таковой полового созревания.
На основании классификации нейронов на три типа по расположению базофильного вещества выяснено их процентное соотношение и, с учетом данных в доступной литературе, подтверждено наличие в межмышечном нервном сплетении преимущественно двигательных нейронов I типа (Ю.Х. Миндубаев, 1961; ПА. Ильин, 1972; О.С. Бушукина, 1989; Н.Г. Симанова, 1993 и мндр.), в сычуге - чувствительных нейронов II типа (Б.И Лаврентьев, 1921; А.ПАмвросьев, 1963; Н.Г.Колосов, 1974 и др.) и повсеместно - клеток III типа, количество которых в процессе онтогенеза постоянно нарастает.
Критериями для определения этапов морфогенеза в исследовании были выбраны 16 показателей нейронов: объем цитоплазмы, ядра и ядрышка, их взаимоотношения (ядерно-цитоплазменное, ядрышко-ядерное и ядрышко-цитоплазменное отношения), количество ядрышек, оптическая плотность базофильного вещества, диаметр аксона, площадь его поперечного сечения, количество дендритов, отходящих от нейрона, их суммарная длина и количество ответвлений, толщина капсулы и количество соединительнотканных слоев в ней, нейроглиальный индекс.
Морфометрическое изучение размеров тел нейронов межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка показало, что их рост происходит поступательно, но неравномерно, объем увеличивается от I до IX возрастного периода в пределах от 182,35 ± 17,41 мкм3 до 4985,92 ± 328,13 мкм3, причем наименьшие размеры всегда присущи нейронам рубца, наибольшие - таковым книжки.
Относительная скорость роста объема нейронов оказалась обратно пропорциональна возрасту животных: ускорение относительной скорости роста отмечается в раннем посгнатальном онтогенезе, ее замедление - у коров зрелого возраста. В некоторой степени, возможно, это объясняется частой сменой типа кормления при разной структуре и композиции корма в пре- и раннем посгнатальном периодах развития, что вызывает функциональную активность клеток. Вероятно, продолжительное возбуждение приводит к уменьшению объема нейронов, что наглядно продемонстрировали полученные нами данные: резкий рост объема клеток влечет в последующем возрастном периоде его резкий спад. В то же время, грубый
корм вызывает увеличение объема нейронов рубца в 15 раз и книжки - в 10 раз, а жидкий (кашицеобразный) - в сычуге в 5,5 раз.
Увеличение объема мелких, средних и крупных нейронов межмышечного нервного сплетения разных отделов желудка крупного рогатого скота в онтогенезе имеет свои особенности и, в то же время некоторые закономерности, а именно: соответственно первых клеток - градиент имеет кранио-каудалъное направление от рубца к сычугу, вторых и третьих -каудо-краниальное направление от сычуга к рубцу.
Полученные нами морфометрические данные объективно выявили резкое увеличение объема крупных нейронов рубца в VI и VII возрастных периодах (В = 201%), что согласуется с физиологическими характеристиками (ГА.Кудрявцева, 1966) и свидетельствуют об увеличении продолжительности сокращении рубца, а резкое увеличение объема крупных нейронов сетки в IV (В = 12%) и V (В = 280%) возрастных периодах и, соответственно, книжки (В = 267%), с большей долей вероятности, можно объяснить наиболее интенсивным разрастанием желоба этих органов с 2 до 3-х месячного возраста у телят (Р.Р.Унгефуг, 1987).
Морфометрическое изучение изменений объема нейронов, их классификация и процентное соотношение послужило основанием для первоначальной характеристики этапов морфогенеза и морфофункциональной активности нейронов в онтогенезе, следующим дополнением которой явилось изучение распределения и количество гранул эндоплазматической сети, светооптическим эквивалентом которой является базофильное вещество.
Изучение изменений объема классифицированных нейронов по расположению базофильного вещества позволило четко выявить характер преобразований их в морфогенезе и роль в функционировании в различные возрастные периоды онтогенеза.
Выявлено, что активность двигательных нейронов рубца и сетки, резко усиливается в V и VI возрастных периодах (В = 469 %), именно когда по данным Н.В.Курилова, А.П.Крогковой (1971) формируется жвачный период за счет усиления раздражений рецепторов сетки и пищеводного желоба.
К моменту рождения телят и в ранний постнатальный период нервные клетки книжки имеет более высокую морфофункциональную зрелость по сравнению с другими отделами, что подтверждено нами на морфологическом уровне и согласуется с выводами А.Б.Ефимова и П.П. Брунчу-кова (1958). Объем ее чувствительных нейронов в 1,5-2 раза больше. Здесь же высокая относительная скорость изменения роста (до 260%) у всех нейронов в V и VI возрастных периодах, по-видимому, объясняется главенствующим значением книжки для становления двигательной активности всего желудка в это время.
Изучение количества оптической плотности базофильного вещества в цитоплазме различных нейронов выявило уменьшение ее при активизации их функционирования. Известно, что к моменту рождения повышается функция сычуга (П-ИЗКеребцов, 1966; Ю.В.Кононов, 1966 и др.), тогда как, по нашим данным оптическая плотность базофильного вещества в его нейронах резко падает, что соответственно объясняется первым обстоятельством.
Величина оптической плотности базофильного вещества, на котором осуществляется синтез белков, зависит от этапа морфогенеза, типа нейронов, их морфофункциональной активности в онтогенезе и отдела желудка, что положительно коррелирует с объемом их ядра, объемом цитоплазмы и развитостью дендрито-аксонального дерева.
Наиболее информативным в исследовании явилось изучение изменения количества и объема ядрышек, тем более, что в доступной литературе подобные сведения относительно каких бы то ни было нейронов, в том числе межмышечного нервного сплетения желудка, отсутствуют.
Выявлено, что разные по типу нейроны имеют особенности в изменении количества и объема ядрышек, которые связаны с функциональной активностью их ь процессе онтогенеза. Это позволило установить, что наиболее функционально активными в иннервации преджелудков являются крупные и средние двигательные активно функционирующие нейроны, в сычуге - крупные и средние чувствительные клетки. Вместе с тем, многоядрышковость является одним из ярких признаков днфференциров-ки и адаптационно-компенсаторных процессов.
Увеличение объема ядрышек (в 6-20 раз) во всех отделах желудка в онтогенезе имеет каудо-краниальный градиент.
Подсчитанные величины ядерно-цитоплазменного, ядрышко-ядерного и ядрышко-цитоплазменного отношений позволили графически по-новому объективно выявить динамику взаимоотношений внутриклеточных структур нейронов на разных этапах морфогенеза и их неодинаковую морфофункциональную активность в онтогенезе.
Обнаружено, что наибольшая величина ядерно-цитоплазменного отношения присуща мелким, наименьшая - крупным нейронам, которая имеет каудо-краниальный градиент увеличения от I до IX возрастного периода.
Градиент увеличения ядрышко-ядерного отношения в нейронах межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка распределяется в кранио-каудальном направлении от I до IX возрастного периодов в онтогенезе.
Ядрышко-цитоплазменное отношение в нейронах в процессе онтогенеза - падает, его значение в клетках разных отделов желудка близки по значению друг к другу в те или другие возрастные периоды.
Исследуя взаимоотношения цитоплазмы, ядра и ядрышка в нейронах, легко предположить, что в онтогенезе на разных этапах морфогенеза при смене кормления и формировании пищеварительных рефлексов, реагируя на воздействия внешней среды, нейроны изменяют и модифицируют морфологическое строение и деятельность своих внутриклеточных структур, приспосабливая их к новым условиям, что является ярким свидетельством совершенства, пластичности и высокой адаптации их на фоне активной дифференцировки и специализации.
Морфометрические показатели взаимоотношений цитоплазмы, ядра и ядрышка нейронов дали возможность оценить, что наибольшая степень морфофункциональной активности нейронов в пре- и раннем постнаталь-ном онтогенезе присуща крупным двигательным и чувствительных нейронам, позже, в основном, средним активно функционирующим нервным клеткам.
Морфометрическое изучение развития отросгкового аппарата нейронов межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка выявило его увеличение в онтогенезе от I до IX возрастного периода. Развитие его у нейронов осуществляются через регуляцию интенсивности роста аксона, дендритов и совершенствование межнейронных взаимоотношений. На протяжении всего онтогенеза наибольшие количественные характеристики дендрито-аксонального дерева присущи нейронам книжки.
Определению этапов морфогенеза и морфофункциональной активности нейронов большую информативность придали полученные сведения о морфологии и морфометрической характеристике развития их капсул в онтогенезе. Нельзя не отметить, что главная особенность малодиф-ференцированных нейронов заключается в слабо развитой капсуле и малом количестве глиальных элементов. Поэтому, мы согласны с предположениями некоторых исследователей (П.П. Кругляков, JI.P. Одыванова, И.Н. Чаиркин, Г. Гуски, В.Н. Швалев, А.А. Сосунов, 1997; V.N. Shvalev et al., 1988; T.H.Bullock, 1993 и др.) о прямых контактах между телами плотно лежащих нервных клеток в молодых ганглиях.
Установлено, что от I до IX возрастного периода во всех отделах желудка увеличиваются толщина, количество соединительнотканных слоев капсулы и нейроглиальный индекс нейронов.
Вместе с тем, следует отметить, что разрозненные морфометрические признаки не могут быть основой для характеристики этапов морфогенеза исследованных нами нейронов.
Поэтому, ряд полученных совершенно новых и важных морфомет-рических данных всех нервных клеток в разные возрастные периоды во всех отделах желудка стали основанием для системного многофакторного анализа и расчета интегральных показателей, по которым впервые построены математические модели морфогенеза и морфофункциональной
активности разных нейронов межмышечного нервного сплетения желудка. Это дало возможность по-новому объективно с помощью математического моделирования выявить онтогенетические закономерности строения и функционирования нейронов различных отделов желудка и четко выделить морфологические и морфометрические признаки начала и завершения этапов морфогенеза, таких как нейробласга, дифференцировки, зрелости и признаки инволюционных изменений, связанных со старением нейронов в онтогенезе.
Впервые установлено, что нейроны межмышечного нервного сплетения рубца и сетки на раннеплодной стадии внутриутробного периода находятся на этапе нейробласта, отставая от таковых книжки и сычуга, который, в основном, заканчивается в период от среднеплодной стадии включительно до новорожденносги по-разному во всех отделах желудка. Этап нейробласта характеризуется количественным преобладанием минимально мелких клеток с крупным одноядрышковым ядром, высокими показателями ядерно-цитоплазменного и ядрышко-ядерного отношений, появлением конусов роста, в основном, отсутствием соединительнотканной капсулы и низким НГИ. Окончание этапа нейробласта происходит при уменьшении количества мелких клеток с минимальным объемом цитоплазмы. Интенсивность роста оставшихся падает. Уменьшение оптической плотности базофильного вещества в этих клетках свидетельствует о начале дифференцировки большинства нейробластов.
Среднеплодная стадия внутриутробного периода в онтогенезе желудка крупного рогатого скота характеризуется началом активной дифференцировки нейронов межмышечного нервного сплетения, которая, в основном, заканчивается у телят в постнатальный период на молочном и переходном этапах. Для этапа дифференцировки характерно уменьшение и постепенная стабилизация содержания мелких клеток, а для дифференцирующихся нейронов - появление в цитоплазме хорошо развитого ней-рофибриллярного аппарата, непостоянство объема цитоплазмы, ядра, ядрышка и их взаимных отношений, параметров соединительнотканной капсулы, нейроглиального индекса, величины оптической плотности базофильного вещества, отросткового аппарата, многоядрышковости. К концу дифференцировки исследованные морфометрические показатели нейронов после бурного роста, а также процентное содержание последних достигает относительного постоянства. Среди дифференцирующихся нейронов отмечается высокий коэффициент вариации всех показателей.
Этап зрелости нейронов совпадает со зрелостью тела. На этом этапе морфогенеза, в основном, относительная скорость роста средних и крупных нейронов замедляется и стабилизируется. Количество мелких клеток - устойчиво. Для зрелых нейронов характерны стабильно высокие показатели объема цитоплазмы, ядра, ядрышка, отросткового аппарата, оп-
тической плотности базофильного вещества, одноядрышковость. Отмеченные нами инволюционные изменения нейронов, связанные, предположительно, со старением их, обнаружены, в основном, у коров после 10 лет.
Этап инволюционных, предположительно, старческих изменении для большинства нейронов межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка крупного рогатого скота проявляется в IX возрастной период и сводится к снижению количества нейронов и росту объема всех типов нервных клеток, увеличению относительной скорости роста объема крупных и мелких клеток при их снижении в процентах в общем количестве, что указывает на гипертрофию, а высокий коэффициент вариации объема мелких нейронов - на дистрофию. Гипертрофированные клетки имеют минимальное по величине ядерно-цитоплазменное отношение, которое у дистрофически измененных нейронов - увеличивается, ядрышко-ци-топлазменное отношение - уменьшается, снижается НГИ. В этом периоде происходит рост объема и процентного содержания средних нейронов.
Морфологическими признаками ранней инволюции являются: деформация тел и изменения отросткового аппарата: рамификация (массовое ответвление их от одного полюса), повышение степени извилистости, их культеобразность и варикоз, разрастание дендритических ламелл и образование филоподий.
К 10-летнему возрасту появляется глубокие инволюционные изменения: инвагинация оболочки клетки, лизис ядра, отпадение отростков, экструзия (появление шиловиднь1х и шиловидных отростков), много гипертрофированных и дистрофически измененных клеток, клеток-теней.
Расчеты, предшествующие получению математической модели, способствовали выяснению весомости и взаимосвязи изученных параметров в обеспечении морфогенеза нейронов в онтогенезе.
На основе изучения коэффициентов влияния при математическом моделировании нами выявлено, что на нейрон, как систему, более всего влияют: ядерно-цитоплазменное отношение, объем ядрышка, величина оптической плотности базофильного вещества, развитость капсулы.
По результатам комплексного морфометрического исследования и системного многофакторного анализа нами впервые проведена паспортизация чувствительных и двигательных нейронов и окружающих их оболочек межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка на различных этапах морфогенеза в онтогенезе крупного рогатого скота при современной интенсивной технологии его выращивания и содержания (табл. 3-6). Это явилось объективным отображением логической характеристики стандарта морфологической «нормы» системы чувствительных и двигательных нейронов межмышечного нервного сплетения желудка
крупного рогатого скота в онтогенезе на этапах морфогенеза: ней-робласта, дифференцировки и зрелости. В результате в ганглиях межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка в разные возрастные периоды на общем фоне гетерохронного набора нервных клеток получены паспорта (квалификационные характеристики) на нейробласты, мало-дифференцированные, дифференцированные и зрелые нейроны, по которым в общей массе клеток одни нейроны отличаются от других, т.е. имеют свое собственное и теперь узнаваемое «лицо».
На основе интегральных показателей нами впервые построены математические модели развития крупных, средних и мелких нейронов межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка крупного рогатого скота в онтогенезе. В связи с этим, выявлены объективные закономерности. В частности, отмечается высокая морфофункциональная активность у мелких и средних нейронов, как систем, и более низкая - у крупных, причем, у первых она постепенно нарастает, у последних - все более снижается, что свидетельствует о постепенной утрате последними приоритетной роли в иннервации желудка крупного рогатого скота в онтогенезе и приобретении таковой средними нейронами при постоянном их увеличении в количестве. Оказалось также, что во всех отделах желудка, начиная с возрастного периода крупные по размерам нейроны межмышечного нервного сплетения функционируют в режиме инволюционно измененных систем. Их интегральные показатели - с отрицательными значениями.
Анализ полученных графических зависимостей позволяет считать IV (во всех отделах), VI, VIII (в рубце и сетке) и IX (в книжке и сычуге) возрастные периоды - критическими. Они соответствуют наивысшему подъему интенсивности процессов морфофункциональной активности нейронов межмышечного нервного сплетения желудка, которые совпадают по времени со сменой типов кормления, с физиологической перестройкой органов пищеварения и организма в целом. Возникающее при этом уменьшение (гибель) количества крупных нейронов и увеличение такового средних активно функционирующих нервных клеток сопровождается адаптационно-компенсаторными процессами, характеризующимися ростом объема цитоплазмы большинства клеток, их ядра, ядрышка, толщины соединительнотканной капсулы и нейроглиального индекса.
Впервые нами построены математические модели морфогенеза системы чувствительных и двигательных нейронов межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота (рис.1, 2), ко-, торые подчиняются закону параболического роста и протекают в несколько этапов: нейробласта, дифференцировки и зрелости.
Вместе с тем, математическая модель подтверждает наличие нами правильно выбранного научнообоснованного и предварительного подразделения процесса морфогенеза двигательных и чув-
ствительных нейронов межмышечного нервного сплетения желудка на этапы: нейробласта, днфференцировки и зрелости.
Морфофункциональное состояние двигательных нейронов, как функциональных систем в процессе морфогенеза в рубце, сетке, книжке и сычуге - неодинаково. Так, в первом отделе желудка по сравнению с другими на этапе днфференцировки идет ее нарастание. Однако, наиболее интенсивно развитие системы происходит от нейробластов к малодифференцированным клеткам, а затем - постепенно. Обращает на себя внимание отсутствие существенной разницы в развитии систем двигательных нейронов всех отделов желудка на первом этапе, тогда как при переходе к этапу зрелости интегральные показатели рубца и книжки ниже, чем у данных систем сетки и сычуга. Возможно, это связано с более ранним появлением среди первых систем с инволюционными старческими изменениями, причем, более атрофического характера.
На математических моделях морфогенеза двигательных и чувствительных нейронов, как систем, подтверждается идентичность их развития во всех отделах желудка крупного рогатого скота, что свидетельствует о единстве и неделимости межмышечного нервного сплетения для всего органа в целом, что и является проявлением доказательства биологической закономерности закладки и развития его в онтогенезе.
Результаты нашего исследования убедительно показали объективность, надежность и высокую эффективность системного многофакторного анализа, который позволил получить математическую модель. Он выявил комплекс изменений показателей нейронов как систем со всеми его внутриклеточными структурами и окружающими оболочками.
Таким образом, комплексный методологический подход с применением системного многофакторного анализа позволил выявить закономерности морфогенеза нейронов межмышечного нервного сплетения различных отделов желудка крупного рогатого скота, определить критические возрастные периоды интенсивности становления морфофункциональной активности нервных клеток, дать их морфологические и морфометрические характеристики на этапах нейробласта, днфференцировки, зрелости и начала старения, т.е. на протяжении всего срока эксплуатации животных в условиях интенсивной технологии выращивания и содержания.
Параметры нейронов и оболочек Нейробласты Малодифференцирован-ные нейроны Дифференцированные нейроны Зрелые нейроны
Тело клетки:
объем, мкм5 200±20 2000±200 2500±250 3000±500
Дендриты:
количество 0,01 ±0,001 6,50±0,60 8,0±0,6 12,00±1,00
суммарная длина, мкм 0,50±0,05 50,0±5,0 150,0±14,0 200,0±18,0
количество ответвлений 0,10±0,01 2,0±0,2 5,0±0,4 6,5±0,7
Аксоны:
диаметр, мкм 0,50±0,04 1,50±0,2 2,00 ±0,15 3,00±0,28
площадь сечения, мкм2 0,80±0,06 7,0±0,70 13,0±1,0 28,00±2,4
Базофильное вещество: 1,2+0,1 1,80±0,2 2,0±0,18 2,2±0,23
оптическая плотность, У.е.
Ядро:
объем, мкм3 70±4 300±20 300±25 350±30
Ядрышко:
количество 1,0±0,001 4,0+0,4 1,0±0,001 1,0±0,002
объем, мкм3 0,70±0,0б 4,50±0,50 5,50±0,60 7,50±0,70
Внутриклеточные взаимоотношения:
вдерно-цитоплазменные 0,50±0,04 0,30±0,03 0,25±0,02 0.09 ±0,006
ядрышко-ядерные 0,010±0,002 0,019±0,001 0,020±0,003 0,030±0,004
вдрьшко-дитоплазменные 0,006 ±0,0005 0,004±0,0004 0,003±0,0003 0,001 ±0,0002
Капсула:
толщина, мкм 10,0±0,9 14,0±1,3 17,0+1,5 20,0±2,0
число соединительных слоев 1,0±0,2 1,2±0,1 1,б±0,1 2,0±0,2
нейроглиальный индекс (НГИ) 1,0±0,1 3,0±0,3 6,0±0,5 11,0±0,9
Параметры нейронов и оболочек Нейробласты Малодифференцирован-ные нейроны Дифференцированные нейроны Зрелые нейроны
Тело клетки:
объем, мкм3 200±20 2000±200 2500±250 3000±500
Дендриты:
количество 0,01 ±0,001 7,5±0,8 9,0±0,5 12,0±0,1
суммарная длина, ыхм 0,5±0,05 60,0±5,0 200,0±20,0 450,0±50,0
количество ответвлений 0,1 ±0,01 3,0±0,3 5,0±0,4 б,5±0,5
Аксоны:
диаметр, мкм 0,20±0,02 1,8±0,2 2,5±0,3 3,5±0,4
площадь сечения, мкм2 0ДЗ±0,01 10,2±1,0 19,6±2,0 38,50±3,0
Базофильное вещество: 1,4±0,10 1,9±0,2 2,1 ±0,1 2.3±0,3
оптическая плотность, У-е.
Ядро:
объем, мкм3 60,0±6,0 300±30 350±50 450±50
Ядрышко:
количество 1,0±0,01 3,0±0,3 1,0±0,001 1±0,001
объем, мкм3 1,0±0,1 5,0±0,5 7,0±0,6 8,5±0,7
Внутриклеточные взаимоотношения:
ядерно-цитоплазменные 0,50±0,05 0,30±0,03 0,25±0,02 0,10±0,01
ядрышко-ядерные 0,01 ±0,001 0,019±0,002 0,02±0,001 0,030±0,003
ядрышко-шгг »плазменные 0,006 ±0,0005 0,004±0,0004 0,003 ±0,0003 0,001 ±0,0002
Капсула:
толщина, мкм 8,0±0,8 15,0±2,0 20,0±3,0 25,0±3,0
число соединительных слоев 1,0±0,08 1,3±0,1 1,5±0.09 2,0±0,2
вейроглиальный индекс ГНГИ) 1,5±0,1 4,0±0,5 5,0±0,4 11,0±1,0
Параметры нейронов и оболочек Нейробласта Малодифференцирован -ные нейроны Дифференцированные нейроны Зрелые нейроны
двигательные чувствительные двигательные чувствительные двигательные чувствительные двигательные чувствительные
Тело клетки:
объем, мкм5 250±30 280±30 2500±250 3000±300 3000±300 3500±350 4000±400 4500±500
Дендриты:
количество 0,01±0,001 8,0±0,8 3,5±0,4 10,0±1,0 5,0±0,5 14,0±1,5 б,0±0,5
суммарная длина, мкм 0,5±0,005 - 100,0±10 - 350,0±35,0 470±50 -
количество ответвлений 0,1±0,01 - 3,5±0,3 - б,0±0,б - 7,0±0,7 •
Аксоны:
диаметр, мкм 0,3±0,03 2,0±0,2 2,5±0,3 3,5±0,4
шгащадь сечения, мкм2 0,28±0,021 13,0±1,0 19,б±2,0 38,5±3,0
Бааофильное вещество: 1,6±0,1 2,0±0,2 2,2±0.3 2,3+0,25
оптическая плотность, у.е.
Ядро:
обьем, мкм5 б5±5 70±7 350±30 380±30 380±40 400±40 480±50 500±50
Ядрышко:
количество 1,0±0,01 4,0±0,5 1,0±0,001 1,0±0,001
обьем, мкм5 х 1,5±0,1 1,8±0,1 7,0±0,7 7,5±0,8 8±0,8 9,0±0,9 9,0±0,9 10,0±1,0
Внутриклеточные взаимоотношения:
ядерно-цитоплазменные 0,5±0,05 0,30±0,03 0,25 ±0,02 0,10±0,01
ядрышко-ядерные 0,01±0,001 0,019±0,002 0,02±0,001 0,03 ±0,003
ядрышхо-цитоплазмеиные 0,006±0,0005 0,004±0,0004 0,003±0,0003 0,001 ±0,0002
Капсула: | |
толщина, мкм 8,0±0,8 20,0±2,0 21,0±2,0 30,0±3,0 35,0±4,0 45,0±5,0
число соединительных слоев 1,от,008 1,5±0,15 2,0±0,2 2,5±0,3
нейроглиальный индекс (НГИ) 2,0±0,21 5,0±0,5 7,0±0,7 12,0±1,0
Параметры нейронов и оболочек Нейробласты Малодифференцирован -ные нейроны Дифференцированные нейроны Зрелые нейроны
двигательные чувствительные двигательные чувствительные двигательные чувствительные двигательные чувствительные
Тело клетки:
объем, ыхм3 200±20 250130 2000+200 2500±250 2500±250 3000±300 3000±500 3500±500
Дендригы:
количество 0,01±0,001 б,0±0,5 5,0±0,2 7,5±0,7 8,0±1,0 10,0±0,9
суммарная длина, шсм 0,5±0,05 ■ 50,0±5,0 150,0±20,0 - 300,0±30,0 -
количество ответвлений 0,1±0,01 - 2,5±0,2 - 3,0±0,3 - 4,0±0,4 -
Аксоны:
диаметр, шсм 0,3±0,03 2,0±0,2 2,5±0,3 3,5±0,3
площадь сечения, мкм2 0,13±0,01 10,2±1,0 19,б±2,0 38,5±3,0
Базофильное вещество: 1,7±0,1 2,1±0,2 2,2±0,1 2,3±0,3
оптическая плотность, у.е.
Ядро: | |
объем, мкм3 60±б 65±5 300±30 350±40,0 450±50 400±50
Ядрышко: 1 1
количество 1,0±0,01 4,0±0,5 1,0±0,001 1 ±0,001
объем, мкм3 1,0±0,1 ] 1,5±0,1 5,0±0,5 | 7,0±0,7 7,0±0,6 | 8,5±0,8 8,5±0,7 | 9,5±0,9
Внутриклеточные взаимоотношения:
ядерно-цитоплазменные 0,50±0,05 0,30±0,03 0,25±0,02 0,10±0,01
ядрцдпсо-ядерные 0,01 ±0,001 0,02±0,002 0,02 ±0,001 0,03±0,003
ядрышко-цитоплазменные 0,006 ±0,0005 0,004±0,0004 0,003 ±0,0003 0,001±0,0002
Капсула: ] ]
толщина, мкм 8,0±0,8 20,0±2,0 | 15,0±2,0 30,0±3,0 40,0±4,0 45,0±5,0
число соединительных слоев 1,0+0,08 1,5±0,1 2,0±0,2 2,5-0,3
нейроглиальяый индекс ГНГИ) 1,5±0,1 2,0±0,1 3,0±0,3 4,5±0,4 5,0±О,5 б,0±0,5 7,0±0,5
0,3-1 0,2 ■ 0,1 0.0 -0,1 -0,2 -0.3 -0,4 --0.5 -0,6
Модель морфогенеза системы двигательных нейронов межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка крупного рогатого скота в онтогенезе
Неиробласты Малодифферен- Дифференци - Зрелые
:цированные
рованные
1 -ч* *
— рубец
- сетка
- книжка
- - сычуг
-0.7
Рис.2
о,з 0,2 • 0,1 -о.о -0,1 -0,2 --0,3 • -0,4 --0,5 --0.6 -0,7
Модель морфогенеза системы чувствительных нейронов межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка крупного рогатого скота в онтогенезе
Нейробласты Малодифферсн- Д^™' 3рвПЫе цированные < рованные
/ ,
//' / /
----книжка
......сычуг
Результаты исследований по выявлению закономерностей этапов морфогенеза и морфофункциональной активности нейронов межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка крупного рогатого скота в онтогенезе и построение математических моделей этих процессов с обнаружением значимости тех или иных внутри- и внеклеточных образований систем являются новым научным вкладом в нейроморфологию и основой для дальнейших исследовательских изысканий в морфологии нервной системы животных.
Оно дает широкие возможности применения полученных математических моделей в ветеринарной практике при прогнозировании течения, исхода и диагностики заболеваний желудка крупного рогатого скота в различные возрастные периоды онтогенеза. Поэтому данное исследование впервые раскрывает неиспользованные возможности для математического моделирования структурных преобразований биологических объектов в животноводстве.
4. ВЫВОДЫ
1. С помощью комплексного методологического подхода с использованием цитологических, нейроморфологнческих, морфометрических методов изучения в сочетании с методами статистического и системного многофакторного анализов и последующим математическим моделированием процесса морфогенеза выявлены сроки и степень дифференциро-ванности, зрелости и начала старения компонентов межмышечного нервного сплетения во всех отделах желудка крупного рогатого скота, находящегося в условиях интенсивной технологии выращивания и содержания.
2. Применение комплексного методологического подхода с последующим математическим моделированием позволил выявить более раннюю дифференцировку нервной ткани в книжке (на раннеплодной стадии онтогенеза)по сравнению с другими отделами: в сычуге - на среднеплод-ной стадии, в сетке - на позднеплодной стадии, в рубце - на этапе ново-рожденностн.
3. Разработана периодизация развития нервной ткани желудка. По структуре и расположению нейронов ганглии межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота классифицированы на пять типов соответственно возрастным периодам онтогенеза: 1 тип встречается на раннеплодной стадии, ганглии имеют вид плотно лежащих нервных клеток; при 2 типе на среднеплодной стадии появляются "командные" нейроны; 3 тип характерен для постнатального периода появлением гло-мерул; 4 тип - появляются "полярные" отношения в позднем постнаталь-ном периоде; 5 тип обнаруживается на всех этапах онтогенеза и характеризуется равномерным распределением нейронов.
4. Рост объема цитоплазмы нейронов, ядра и ядрышка обратно пропорционален возрасту животных и коррелирует с количеством хрома-тофильного вещества, развитием отростков и капсулы.
5. Нейроны межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота классифицированы на I и II типы Догеля: на крупные, средние и мелкие в соответствии с геометрической прогрессией роста; по расположению базофильного вещества на три типа: I (соответствующий двигательным нейронам I типа Догеля) с диффузным расположением базофильного вещества в цитоплазме, II (соответствующий чувствительным нейронам II типа Догеля) с преимущественно периферическим его расположением и III (активно функционирующие чувствительные и двигательные нейроны) с уменьшенным количеством базофильного вещества.
6. На основе системного многофакторного анализа 16 морфометри-ческих показателей классифицированных нервных клеток с внутриклеточными структурами н окружающими оболочками созданы математические модели морфогенеза чувствительных и двигательных нейронов межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка крупного рогатого скота, которые выявили и обосновали наличие этапов их морфогенеза: нейробласта, дифференцировки и зрелости, а также начало инволюционных старческих изменений.
7. Каждому этапу морфогенеза соответствуют нервные клетки с ярко выраженными морфологическими и морфометрическими характеристиками: нейробласты, малодифференцированные, дифференцированные, зрелые и инволюционно измененные нейроны.
Нейробласты - мелкие клетей с крупным одноядрышковым ядром, высоким показателем ядерно-цитоплазменного и ядрышко-ядерного отношений. Они характеризуются наличием конусов роста и, в основном, отсутствием соединительно-тканной капсулы, низким нейроглиальным индексом. Этап нейробласта заканчивается: в книжке и сычуге на средне-плодной стадии онтогенеза, в сетке - на позднеплодной стадии, в рубце -на этапе новорожденное™.
Малодифференцированные нейроны характеризуются появлением хорошо развитого нейрофибриллярного аппарата, нестабильностью объема цитоплазмы, ядра, ядрышка и их взаимных отношений, непостоянством параметров капсулы, величины оптической плотности базофильного вещества, отросткового аппарата, многоядрышковостью.
Дифференцированные нейроны характеризуются средними размерами, одноядрышковым ядром, развитыми отростковым аппаратом и капсулой. Этап дифференцировки нейронов межмышечного нервного
сплетения книжки и сычуга заканчивается на переходном этапе, рубца и сетки - на этапе полового созревания посгнатального онтогенеза.
Зрелые нейроны характеризуются замедлением и стабилизацией относительной скорости роста объема цитоплазмы. Они крупные, их ядра одноядрышковые. Отростковый аппарат, капсула и нейроглиальный индекс имеют высокие стабильные показатели. Зрелость нейронов совпадает со зрелостью тела.
8. Морфогенез нейронов межмышечного нервного сплетения разных отделов желудка сопровождается гетерохронностью, при которой на всех этапах онтогенеза отмечено неодинаковое соотношение разных по типу клеток: количество нейробластов и малодифференцированных нейронов уменьшается от 100% до 5%, дифференцированных и зрелых - увеличивается соответственно до 87% и 20%.
9. Начало инволюционных изменений для большинства нейронов межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка проявляется после десятилетнего возраста и сводится к снижению общего количества нейронов, к их гипер- и дистрофии.
10. На основе системного многофакторного анализа морфометриче-ских показателей нервных клеток созданы математические модели их морфофункциональной активности в онтогенезе. Они выявили ускоренное развитие и нарастающую активность средних двигательных нейронов в рубце, сетке и книжке и таковую средних чувствительных нейронов сычуга; крупные нейроны, начиная с переходного этапа, инволюционируют.
11. Проведена паспортизация чувствительных и двигательных нейронов межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка крупного рогатого скота в онтогенезе по этапам морфогенеза, показатели которой являются их морфологической «нормой».
12. На основе математического моделирования определены критические фазы в морфогенезе нейронов межмышечного нервного сплетения во всех отделах желудка крупного рогатого скота, которые выявляются на границе этапов: новорожденное™, переходного и зрелости. Они характеризуются наивысшим подъемом интенсивности процессов морфофункциональной активности нейронов и совпадают по времени со сменой типов кормления, с физиологической перестройкой органов пищеварения и организма в целом. Возникающие при этом адаптационно-компенсаторные процессы сопровождаются уменьшением (гибелью) количества крупных нейронов и увеличением средних активно функционирующих нервных клеток при росте объема их цитоплазмы, ядра, ядрышка, толщины соединительнотканной капсулы и нейроглиального индекса.
5. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
Результаты исследований рекомендуется использовать:
- в практике животноводства, учитывая полученные нами данные о критических фазах в морфогенезе нейронов межмышечного нервного сплетения желудка и не допуская резкого перехода от одного типа кормления животных к другому;
- ветеринарным экспертам и патологоанатомам установленные нами паспорта чувствительных и двигательных нейронов как эталоны морфологической «нормы» у здорового крупного рогатого скота, находящегося в условиях интенсивной технологии выращивания и содержания, которые могут служить для точной постановки диагноза при заболеваниях желудочно-кишечного тракта;
- нейроморфологам и нейрофизиологам при изучении периодизации, адаптогенеза и филогенеза крупного рогатого скота, учитывая выявленные нами сроки, характеристики этапов и критические фазы морфогенеза нейронов;
- в учебном процессе для чтения лекций и проведения лабораторных занятий по анатомии, гистологии, эмбриологии, физиологии и патанато-мии на ветеринарных, зоотехнических, биологических и экономических факультетах средних и высших учебных заведений;
- при написании учебников, пособий, методических разработок, руководств по соответствующим дисциплинам.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1.Перфильева Н.П. Возрастные изменения морфологии интрамураль-ных нервных сплетений сычуга крупного рогатого скота// Новое в морфологии, физиологии и биохимии домашних животных в условиях крупных ферм. Ульяновск, Ульяновский СХИ, 1983. С.15-17.
2.Перфильева Н.П. К возрастной морфологии нейроцитов рубца крупного рогатого скота//Новое в морфологии, физиологии и биохимии домашних животных в условиях крупных ферм. Ульяновск, Ульяновский СХИ, 1983. С. 18-20.
3.Перфильева Н.П. Некоторые возрастные изменения морфологии межмышечного нервного сплетения рубца крупного рогатого скота// Актуальные проблемы ветеринарии в промышленном животноводстве. М., 1983. С.53-54.
4.Перфильева Н.П. К пренатальному морфогенезу нейроцитов межмышечного сплетения книжки крупного рогатого скота// Новое в краевой патологии сельскохозяйственных животных и птиц. Ульяновск, Ульяновский СХИ. 1986. С.97-101.
5.Перфильева Н.П. Использование морфометрии и статистического анализа в исследовании морфогенеза нейроцитов желудка крупного рогатого скота. //Депонировано в ВНИИТЭИ. № 232, ВС-88. 11.08.86. РЖ - Ветеринария, 1986, № 10, С.87.
6.Перфильева Н.П. Морфогенез нейроцитов сетки крупного рогатого скота в условиях интенсивной технологии содержания// Возрастная и экологическая морфология животных в условиях интенсивного животноводства. Ульяновск, Ульяновский СХИ, 1987. С.60-63.
7.Перфильева Н.П. Возрастные особенности морфологии интрамураль-ных нейроцитов желудка крупного рогатого скота// Аграрная наука в условиях многообразия форм общественной собственности и регионального хозрасчета. Ульяновск, Ульяновский СХИ, 1990. С.46-47.
8.Перфильева Н.П. Морфомегрические изменения отросгкового аппарата мотонейронов межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота в онтогенезе// Морфо-экологические проблемы в животноводстве и ветеринарии. Кие», Украинская сельскохозяйственная академия, 1991. С.96-97.
9.Перфильева Н.П. Морфометрия нейроцитов межмышечного нервного сплетения преджелудков у плодов и новорожденных телят// Функциональная морфология, болезни плодов и новорожденных животных. Межвузовский сборник научных трудов Саранск: Мордовский университет, 1993.С. 167-171.
Ю.Перфильева Н.П. Структурно-адаптационные особенности морфологии интрамуральных нейроцитов рубца крупного рогатого скота при разных типах откорма// Сб. научных трудов молодых ученых. Ульяновск, Ульяновский СХИ, 1995. В.2. С.54-57.
П.Перфильева Н.П. Динамика роста и развития интрамуральных ганглиев межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота в онтогенезе// Сб. научных трудов молодых ученых. Ульяновск, Ульяновский СХИ, 1995. В.2. С.61-63.
12. Перфильева Н.П. Изменения в морфологии интрамуральных ганглиев и нейроцитов желудка у крупного рогатого скота при старении //Известия ТСХА. М., 1996. В.4.С.171-178.
13.Перфильева Н.П. Морфомегрическое изучение нейронов межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота в онтогенезе и их нормативные параметры // Научно-методические рекомендации для ветеринарных гистологов, патологоанатомов и ветсанэкспертов. Ульяновск, Ульяновская ГСХА, 1997. 27 с.
14.Перфильева Н.П. Морфогенез нейронов межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого осота (морфомегрическое исследование с математическим моделированием)// Информационное письмо-карта. УльяновсзсУльяновская ГСХА, 1997 г. 17 с.
IЗ.Перфильева Н.П. Применение гистологических, морфомегрических методов и статистического анализа в исследовании интрамуральной нервной системы желудка крупного рогатого скота в онтогенезе.// Методические рекомендации. Ульяновск, УГСХА, 1997.16 с.
16.Перфильева Н.П. Анализ морфогенеза интрамуральных нейроцитов сычуга у телят в раннем онтогенезе // Известия ТСХА. М., 1997. В.З. С.174-182.
17.Перфильева Н.П., Ильдутова В.Н. К постнатальному морфогенезу интрамуральных нейроцитов рубца крупного рогатого скота// Деп. в ВНИ-ИТЭИ агропрома № 266, ВС-91, РЖ -Ветеринария, 1992. №3, 5с.
18.Перфильева Н.П., Ильдутова В.Н. К морфогенезу нейроцитов книжки крупного рогатого скота// Экологические проблемы сельскохозяйственного производства. Тематический сборник. Ульяновск. Ульяновский СХИ, 1992. С.43-44.
19. Перфильева Н.П., Ильдутова В.Н. К вопросу о морфогенезе нейроцитов сетки крупного рогатого скота//Возрастная, видовая, адаптационная морфология животных. Материалы 2-ой региональной научной конференции морфологов Сибири и Дальнего Востока. Бурятский СХИ, Улан-Удэ, 1992. С.60-61.
20.Перфильева Н.П., Ильдутова В.Н. К морфологии нейроцитов межмышечного нервного сплетения рубца в норме и при заболеваниях у телят, вызванных усяовно-патогенными микроорганизмами. // Актуальные проблемы ветеринарной медицины. Ульяновск, Ульяновский СХИ, 1994. С.14-17.
21.Перфильева Н.П,, Ильдутова В.Н. Морфогенез капсул интрамуральных нейроцитов желудка крупного рогатого скота в пре- и постнаталь-ном онтогенезе// Сб. научных трудов молодых ученых. Ульяновск, Ульяновский СХИ, 1995. В.2. С.58-60.
Текст научной работы по ветеринарии, диссертация 1998 года, Перфильева, Наталья Петровна
: :li о з иди ум БАК ■ :. с с тги
/О 0% ЧЪ ЬЧ^/м
■
Sact\
УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ
АКАДЕМИЯ
На правах рукописи
ПЕРФИЛЬЕВА Наталья Петровна
МОРФОГЕНЕЗ МЕЖМЫШЕЧНОГО НЕРВНОГО
СПЛЕТЕНИЯ ЖЕЛУДКА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА В ОНТОГЕНЕЗЕ
(МОРФОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ С МАТЕМАТИЧЕСКИМ МОДЕЛИРОВАНИЕМ)
Специальность 16.00.02 - патология, онкология и морфология животных
ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора биологических наук
Научные консультанты: засл. деят. науки РФ, д.б.н.. профессор Н.А.Жеребцов; лауреат государственной премии РФ, д.м.н., профессор М.В.Углова.
Ульяновск - 1998 г.
Оглавление
Стр
Введение.................................................. 6
Глава 1. Обзор литературы................................. 21
1.1. Морфология интрамуральной нервной системы пищеварительного тракта в историческом аспекте ... 21
1.2. Современные представления о строении интрамуральной нервной системы желудка крупного рогатого скота....................................................................................27
1.3. Морфогенетические и морфофункциональные изменения вегетативных нейронов..................... 31
1.3.1. Периодизация морфогенеза вегетативных нейронов . 32
1.3.2. Морфологические и морфометрические показатели развития нейронов интрамуральных ганглиев желудочно-кишечного тракта........................ 35
1.3.2.1. Размеры тел нейронов......................... 36
1.3.2.2. Отростковый аппарат нейронов................ 39
1.3.2.3. Базофильное вещество........................ 45
1.3.2.4. Размеры ядра и ядрышек и их внутриклеточные взаимоотношения в нейронах................. 49
1.3.2.5. Капсула и нейроглиальные взаимоотношения в нейронах................................... 55
1.3.3. Современные данные о морфогенезе и морфофунк-циональных изменениях интрамуральных нейронов желудка крупного рогатого скота............... 59
1.4. Морфометрия и математическое моделирование при изучении морфогенеза и морфофункциональной активности нейронов в онтогенезе................... 61
Глава 2. Материал и методы исследования.................... 68
2.1. Общая характеристика исследованного материала ... 68
2.2. Методы исследования......................................................73
2.2.1. Общегистологические методы исследования................74
2.2.2. Морфометрические и стереометрические методы исследования....................................................................75
2.2.2.1. Цитоспектрофотометрический метод........................79
2.2.3. Методы статистического анализа................................79
2.2.4. Системный много факторный анализ результатов
исследований и математическое моделирование морфогенеза и морфофункциональной активности нейронов межмышечного нервного сплетения желудка
крупного рогатого скота в онтогенезе............. 81
Собственные исследования . .................................. 84
Глава 3. Морфогенез межмышечного нервного сплетения желудка
крупного рогатого скота в онтогенезе.............. 84
3.1. Изменение толщины пучков нервных волокон....... 86
3.2. Морфометрические показатели изменения ганглиев. . . 89
3.3. Классификация морфологических типов ганглиев..... 101
Глава 4. Морфометрические показатели нейронов межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота
в онтогенезе....................................................................106
4.1. Изменения отросткового аппарата нейронов........ 106
4.2. Изменение размеров тел нейронов и их классификация 130
4.3. Изменение размеров тел крупных, средних и мелких нейронов и их процентного соотношения............ 135
Глава 5. Изменение внутриклеточных структур нейронов.меж-
мышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота в онтогенезе............................. 144
5.1. Морфологическая и морфометрическая характеристика базофильного вещества в цитоплазме нейронов .... 144
5.1.1. Морфологическая и морфометрическая характеристика строения базофильного вещества в нейронах I, II и III типов и их процентное соотношение в онтогенезе ......................................... 144
5.1.2. Размер тела нейронов I, II и III типов межмышечного нервного сплетения различных отделов желудка и их изменения онтогенезе......................... 151
5.1.3. Оптическая плотность хроматофильного вещества в нейронах...................................... 156
5.2. Морфологическая и морфометрическая характеристика ядра нейронов................................. 171
5.3. Изменение количества и размеров ядрышек в нейронах 180 Глава 6. Взаимоотношения внутриклеточных структур нейронов
межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота в онтогенезе........................ 197
6.1. Ядерно-цитоготазменные отношения............... 197
6.2. Ядрышко-ядерные отношения.................... 209
6.3. Ядрышко-цитоплазменные отношения............. 219
Глава 7. Морфологическая и морфометрическая характеристика
капсулы нейронов межмышечного нервного сплетения
желудка крупного рогатого скота в онтогенезе........ 232
Глава 8. Закономерности морфогенеза и морфофункциональной активности нейронов межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота в онтогенезе на
основе математического моделирования......*...... 253
8.1. Морфофункциональная активность нейронов межмышечного нервного сплетения рубца, сетки, книжки и сычуга крупного рогатого скота в онтогенезе на основе математического моделирования их морфогенеза... 254
8.2. Определение критических возрастных периодов в онтогенезе желудка крупного рогатого скота по интенсивности процессов морфогенеза и морфофункцио-нальной активности нейронов межмышечного нервно-
го сплетения..................................................................264
8.3. Паспортизация нейронов по степени зрелости в морфогенезе ............................................................................265
Глава 9. Заключение..........................................................................274
Глава 10. Выводы................................................................................293
Практические рекомендации..................................................................297
Список литературы..................................................................................298
Приложение.............................................................353
ВВЕДЕНИЕ
Общая характеристика работы Актуальность темы Основными постановлениями Правительства Российской Федерации от 23 февраля 1994 г. "Об экономических условиях функционирования агропромышленного комплекса" определен курс на повсеместный переход к интенсивным методам ведения животноводства при разных формах организации производства (фермерство, аренда и т.д.) что, естественно, ставит перед биологической наукой и практикой большие и ответственные задачи. От исследователей ждут четких научно-обоснованных рекомендаций по совершенствованию методов содержания и кормления животных, целенаправленному выращиванию молодняка, эффективной профилактике и терапии болезней животных.
Вместе с тем известно, что приоритетную роль в жизнеобеспечении роста и развития организма играет пищеварительная система, регуляцию которой осуществляет нервная система. Многочисленными исследованиями в нашей стране (П.А.Ильин, 1963, 1972; Л.П.Тельцов, 1968, 1970; Л.С.Филоненко, 1968; •Л.К.Хабибуллина, 1972; Л.А.Щетинов, 1972; В.Г.Ульянов,1974 и др.), и за рубежом (K.N.Zeibovic, 1972; H.S.Sajonski, 1972; L.Totzaner and ath., 1990) изучены основные закономерности морфологии, физиологии органов пищеварения (Б.П.Бабкин, 1960; Б.Д.Шульц, 1963, 1964; П.И.Жеребцов, 1966; Ю.В.Кононов, 1966; Г.А.Кудрявцева, 1966; Н.В.Курилов, А.П.Кроткова, 1971 и др.) и их нервного аппарата у многих животных (Л.А.Щетинова, 1962, 1968; Г.М.Шеянова, Р.Е.Каледина, 1967; Е.П.Мельман, 1970; J.Lolova, 1983; M.Csoknya and ath., 1986; A.Smolen, 1988 и др.), в том числе и у крупного рогатого скота
(Ю.Х.Миндубаев, 1961; М.А.Соколова, 1962; А.А.Туревский, О.Н.Виноградова, 1963; Р.Х.Шакиров, 1967, 1979, 1992; В.М.Ка-летин, 1970; В.К.Лиховоз, 1971 и др.).
Однако, современные новые методы интенсивной технологии выращивания животных (ранний отъем поросят, безмолочное выращивание телят и ранний перевод их на кормление грубыми и сочными кормами, крупногрупповое содержание молодняка, круглогодовое привязное содержание коров, клеточное содержание кур, использование новых нетрадиционных кормов, кормовых добавок и другое) по данным некоторых ученых (H.A.Жеребцов, 1979, 1983; Л.П.Павлова, 1980; Л.В.Яцута с со-авт., 1980; В.В.Малашко, 1983, 1993; П.Н.Котуранов с соавт., 1985 и др.) вызывают отклонения в морфогенезе нервной ткани, особенно желудочно-кишечного тракта. Вместе с тем, в доступной литературе данная проблема относительно морфогенеза ней-роцитов желудка крупного рогатого скота остается нераскрытой. Имеющиеся сведения фрагментарны.
Что касается вопроса влияния на морфогенез нейронов желудка телят смены рациона при переводе последних с молочного типа кормления на кормление грубым растительным и сочным кормом, то он вообще не освещен в литературе, несмотря на главенствующее значение нервной системы и, в частности, межмышечного нервного сплетения, как указывают некоторые авторы, в моторике вышеупомянутого органа (Д.Я.Криницын, Л.А.Щети-нов, 1968; Л.А.Щетинов, 1963, 1972; Н.В.Курилов, А.П.Кроткова, 1971; В.К.Бирих, Г.М.Удовин, 1972 и др.).
Вместе с тем, мы также как и многие исследователи (М.В.Углова, 1977, 1978; Н.А.Жеребцов, 1979; Б.А.Углов с соавт., 1994; Baker Daryll М., Santer Robert М., 1988; Gorgels T.G and ath., 1990 и др.) считаем, что в современных условиях оснащен-
ности сложной техникой и новыми методами исследований объективная интерпретация морфологических признаков без количественной их оценки не имеет значимой ценности.
Отсутствие в доступной литературе данных о морфогенезе нейронов желудка крупного рогатого скота в пре- и постнаталь-ном отногенезе с точки зрения количественного анализа - очевидно. Между тем, знание этого вопроса имеет большое практическое значение. В животноводстве сейчас, как нигде, требуется разработка объективных морфологических критериев разных этапов морфогенеза нейронов у здоровых и, для более точной диагностики заболеваний, у больных животных (Л.П.Тельцов, П.А.Ильин, 1993).
На основании вышеизложенного возникла необходимость в проведении исследований морфологии межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота, его ганглиев, а также морфогенеза и морфофункциональной активности нейронов в онтогенезе на основе использования методологического подхода с применением системного многофакторного анализа, разработанного под руководством проф.М.В.Угловой и позволяющего осуществить математическое моделирование данного процесса, что явилось бы новым вкладом в ветеринарию и медицину и новым перспективным направлением в биологии.
Цель и задачи исследования
Целью настоящей работы является комплексное морфологическое и морфометрическое изучение морфогенеза межмышечного нервного сплетения, его ганглиев, а также морфогенеза и морфофункциональной активности нейронов желудка крупного рогатого скота, находящегося в условиях интенсивной технологии выращивания и содержания.
В задачи исследования входило:
1. Изучить развитие и возрастные особенности строения межмышечного нервного сплетения в рубце, сетке, книжке и сычуге крупного рогатого скота в пре- и постнатальном онтогенезе с помощью нейроморфологических и морфометрических методов исследования в сочетании с методами статистического анализа.
2. Выявить и количественно проанализировать закономерности возрастных и морфофункциональных изменений чувствительных и двигательных нервных клеток межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота с помощью комплексного методологического подхода с применением нейроморфологических, гистологических и морфометрических методов исследования в сочетании с методами вариационной статистики и использованием системного многофакторного анализа.
3. Разработать качественные и количественные характеристики морфологических критериев этапов морфогенеза: ней-робласта, дифференцировки и зрелости нейронов межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота в процессе онтогенеза на основе математических моделей.
4. Провести сравнительную характеристику морфогенеза нейронов межмышечного нервного сплетения рубца, сетки, книжки и сычуга на этапах нейробласта, дифференцировки и зрелости с помощью морфометрических исследований внутриклеточных и внеклеточных структур, оптической плотности базофильного вещества и нейроглиальных взаимоотношений с применением системного многофакторного анализа.
5. Изучить морфогенез нейронов межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота с учетом функциональной нагрузки.
6. Выявить критические фазы морфогенеза нейронов различ-
ных отделов желудка крупного рогатого скота, которые связаны с их повышенной чувствительностью к изменяющимся условиям содержания и кормления при интенсивной технологии выращивания.
7. Установить и проанализировать с помощью количественного сравнения морфологических признаков инволюционные изменения и компенсаторно-приспособительные реакции в ганЬшях и нейронах межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота в различные периоды онтогенеза.
Объект исследования
Объектом исследования явились ганглии и нейроны всех отделов желудка от восьмидесяти двух голов клинически здорового крупного рогатого скота в возрасте от 4,5-месячных плодов до 14-летних коров девяти возрастных периодов, включающих плодный этап внутриутробного и этапы постнатального периодов развития в онтогенезе (новорожденности, молочный, переходный, полового созревания, зрелости-1 и зрелости-2).
Научная новизна работы
Впервые исследована и описана динамика развития и строение межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка крупного рогатого скота в онтогенезе в сравнительном аспекте.
Впервые выявлена относительная скорость изменения роста пучков нервных волокон и ганглиев межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка крупного рогатого скота в онтогенезе. Выявлена относительная скорость изменения роста нейронов межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка крупного рогатого скота в сравнительном плане по количественным показателям на основании изучения их развития в разные
возрастные периоды онтогенеза. В нейронах с помощью комплекса использованных методов выявлены инволюционные и адаптационно-компенсаторные изменения, обусловленные экзо- и эндогенными факторами и естественными возрастными влияниями.
Разработана периодизация развития нервной ткани межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота в онтогенезе, на основе которой проведена возрастная типизация архитектоники его ганглиев.
На основе применения морфометрических и стереометрических методов исследования разработана карта удельной плотности ганглиев межмышечного нервного сплетения для рубца, сетки, книжки и сычуга крупного рогатого скота в разные возрастные периоды онтогенеза.
Установлены закономерности морфогенетического и морфо-функционального развития чувствительных и двигательных нервных клеток межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка крупного рогатого скота на основании изучения 16 показателей: объема ядра, ядрышка, цитоплазмы клетки и соотношений между ними, степени развитости дендрито-аксонального дерева, удельной плотности базофильного вещества (химического метчика РНК) и внеклеточных образований.
Выявлена степень функциональной активности крупных, средних и мелких нейронов межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка крупного рогатого скота в онтогенезе.
Впервые дана морфологическая и морфометрическая характеристика этапов: нейробласта, дифференцировки и зрелости нейронов межмышечного нервного сплетения рубца, сетки, книжки и сычуга крупного рогатого скота в онтогенезе, как структурно-функциональных единиц нервной системы со всеми внутрикле-
точными образованиями и окружающими их оболочками, которые являются эталоном морфологической «нормы».
Разработаны квалификационные характеристики и проведена паспортизация чувствительных и двигательных нейронов межмышечного нервного сплетения всех отделов желудка крупного рогатого скота по степени зрелости.
Впервые создана математическая модель морфогенеза ин-трамуральных Нейронов межмышечного нервного сплетения разных в функциональном отношении отделов желудка крупного рогатого скота (рубца, сетки, книжки, сычуга). Она дала возможность сравнить течение этого процесса в разные возрастные периоды во всех отделах и выявить критические фазы в развитии нервной системы желудка.
Практическая значимость
Полученные результаты исследований показали структурно-функциональные изменения в пучках нервных волокон, ганглиях и нейронах межмышечного нервного сплетения желудка крупного рогатого скота в пре- и постнатальном онтогенезе на протяжении всего срока эксплуатации в условиях промышленной технологии содержания. Это представляет определенный практический интерес для животноводства, так как воздействие функциональных перегрузок, связанных с изменяющимися условиями кормления и содержания, вызывающими перенапряжение нервной системы желудка, несмотря на ее пластичность и динамичность, приводят к ее адаптационно-компенсаторной перестройке и, в некоторых случаях,