Автореферат и диссертация по ветеринарии (16.00.03) на тему:Морфологические и функциональные показатели систем организма телят при колибактериозе и его профилактике

Исследование информационных межклеточных взаимодействий в живых системах, в особенности между нервной, мышечной и иммунной системами, важно для расшифровки теории корреляций, адаптации, морфогенеза, которые были сформулированы в работах А.Н.Северцева (1939), Н.Г Хло-пина (1943; 1946) Г.А.Шмидта (1955; 1964), И.И.Шмальгаузена (1964;1984), С.Н.Боголюбского (1964), Б.Л.Астаурова (1968), A.A. Малигонова (1968), А.Г.Кнорре (1969), А.А.Клишова (1975-1984), Э.Дьюкар (1978), Р.В.Петрова (1983), Р.К.Данилова (1980-1988), Л.П.Тельцова (1986; 1987), H.A. Слесарен-ко (1988), И.В.Хрусталевой (1991).

Взаимодействия между нервной, мышечной и иммунной системами реализуется в организме различными путями. Предполагают, что клетки поддерживают связь друг с другом тремя способами: 1) они выделяют химические вещества, передающие сигналы клеткам, расположенным на некотором расстоянии; 2) экспонируют связанные с плазматической мембраной сигнальные молекулы, влияющие на другие, непосредственно контактирующие с ними клетки; 3) образуют щелевидные контакты, прямо соединяющие цитоплазму двух клеток (Б.Альберте, с соавт., 1986). Важнейшими из них признают влияние нервной системы на мышечную систему и имму-нокомпетентные клетки через рецепторы её медиаторов и электрические сигналы ( А.Д.Адо, 1993 ) и влияние иммунокомпетентных клеток через их медиаторы (лимфокины и др.) и гуморальные факторы иммунитета (антитела и др.) на функции нервных клеток и волокон в разных отделах нервной системы (Гущин Г.В., с соавт., 1990). Вместе с тем подчеркивается существование биологически активных веществ, действующих на все три системы вместе ( например интерлейкины (ИЛ): ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-6 и др.), эн-дорфины, интерферон и некоторые другие (А.Д.Адо, 1993). Взаимодействие нервной и мышечной систем реализуется через соответствующие рецепторные структуры, создающие системы рецептор-рецептор. Благодаря наличию регуляторных межклеточных взаимодействий через рецепторы складываются представления о сути геномных, морфогенетических и рабочих корреляциях, обеспечивающих целостность организма и координированное функционирование его органов

Последняя четверть нашего века характеризуется накоплением большого фактического материала в данной области, что напрямую связано с успехами молекулярной и клеточной биологии (Ф.М.Бернет, 1971; Р.В. Петров 1983; К.Г.Газарян, Л.В.Белоусов, 1983; Р.К.Данилов, 1996). Между тем, причины координированного функционирования составляющих клеточных структур тканей и органов, пути и механизмы регуляции гисто- и цитогене-зов остаются неясными. Трудности их изучения очевидны, так как они реализуются при участии недостаточно расшифрованных клеточных реакций в условиях сложной системы организма, как целого. Особенно это относится к эмбриогенезу крупного рогатого скота, так как нет достаточных сведений о структурных перестройках в центральных и периферических органах иммунной системы и соотношений в её Т- и В-системах по периодам внутриутробного развития. Недостаточны сведения о иммуноморфологическом состоянии брыжеечных лимфатических узлов начальной и конечной части тощей кишки, рассматриваемого нами как периферическое звено регулирующее начальные этапы становления кишечного микробиоценоза телят и бычков в ранние периоды постнатального онтогенеза. Знания закономерностей соотношения клеточных элементов как в периферических, так и в центральных органах иммуногенеза, а также перестройки в соотношении площадей их структурных компонентов, в особенности, в период новорожденности, перехода на молочное питание, грубые корма и отъема являются важными в связи возможностями их коррекции при отклонении от нормы биологически активными препаратами. Вследствие этого ощущается недостаток знаний о процессах развития и взаимодействия нервной и мышечной систем в интеграции образующих локомоторный аппарат. В мышечной ткани локомоторного аппарата животных завершаются биохимические процессы конверсии растительного белка в белок животного происхождения, а иммунная система наряду с нервной системой, находясь в циклической взаимосвязи поддерживают гомеостаз и постоянство клеточной среды в тканях. Поэтому можно надеяться, что дальнейшие работы в этом направлении с применением методов радиоавтографии, исследования внутриствольного строения нервов на световом и электронно-микроскопическом уровне дадут ключ к пониманию основных процессов развития таких как эмбриональная индукция, пролиферация, детерминация клеточных дифферонов и типов, миграция клеток, ци-тодифференцировки, физиологическая гибель клеток, морфогенез. В сравнительном плане все эти процессы далеко не полно изучены у крупного рогатого скота, в частности, бестужевской и симментальской пород составляющих в большинстве случаев основу материнской линии при промышленном скрещивании как в условиях Башкортостана, так и всей Российской Федерации.

В последние годы обращается пристальное внимание на изыскание методов и способов повышения иммунореактивности и стабильности организма животных как фактора предупреждения заболеваний, сохранности молодняка сельскохозяйственных животных, повышения его откормочных и продуктивных свойств. В то же время развивающийся организм как полифункциональная система объединяющая многие элементы структурных компонентов иммунных, нервных, мышечных , рецепторных и других предполагает существование критических периодов, когда внешние воздействия, а также гормональный, нейромедиаторный или иммунный дисбаланс способны на длительный срок изменить их функционирование.

Это обстоятельство особо важно в ранние периоды постнатального онтогенеза так как в производственных условиях часто стали проявляться болезни молодняка и в частности колибактериоз телят, бычков заканчивающийся гибелью животных (A.B.Куликовский, А.Н.Панин, В.В.Соснина, 1997). Этому способствуют значительные отклонения в аутофлоре животных (Н.В.Мишурнова, Ф.С.Киржаев, 1993) вызванные такими явлениями, как нарушения условий содержания и кормления животных (С.М.Лавренов, А.П.Круглова, 1997), постоянные стрессовые воздействия различной этиологии (Ш.М.Рузиев, 1989; Г.В.Корнева, Д.К.Некрасов, 1991), бесконтрольное применение антибактериальных препаратов и другие факторы способствующие негативным сдвигам бифидофлоры (В.Ф.Ковалев с соавт., 1989; М.А.Субботин, K.M. Степанов, 1998). На фоне дефицита бифидофлоры нарушаются нормальные соотношения между облигатными микроорганизмами кишечной микрофлоры (А.Н.Панин с соавт., 1997). Отмечается снижение количества или полная элиминация лактобацилл, увеличение и снижение кишечных палочек и повышение ассоциации условно-патогенных бактерий. Поэтому системный подход к изучению процессов роста организма через иммунную систему, микробиоценоз кишечника и структурно функциональных единиц соматической мышечной ткани, мышечных волокон, приобретает не только теоретическое значение, но и прикладное значение, и в особенности при иммуностимуляции.

В последние годы в ветеринарной и медицинской практике в качестве адъювантов иммуногенеза и коррекции микробиоценоза кишечника стали применять прополис, являющийся биологически активным продуктом пчеловодства (Р.Т.Маннапова, В.П.Кивалкина,1987; Л.А.Тришкова, с соавт., 1991; Р.А.Тартаковская, Ш.М.Омаров, 1991; В.П.Кивалкина, А.А.Барсков, А.И. Ибрагимова, 1991; В.П.Кивалкина, С.Ш.Турсуналиев, 1991; А.И. Тихонов с соавт., 1991; Р.Т.Маннапова, А.Г.Маннапов, 1993; Ш.М.Омаров,

1995; Р.Т.Маннапова, 1998). На основе гетероциклических соединений и гликопептидов глициризиновой кислоты предложены оксиметилурацил (ОМУ) и 2-метил-4 амино-6-оксипиримидин (МАОП) - синтетические препараты нового поколения, способствующие стимуляции первичного иммунного ответа независимо от состояния Т-клеточной популяции (Ф.Х.Камилов, с соавт., 1992; А.Ф.Исмагилова, 1997). Однако, данные препараты не нашли широкого применения в профилактике болезней молодняка крупного рогатого скота, в частности колибактериоза. Данное обстоятельство особенно важно в связи с тем, что высокая восприимчивость молодняка в первые дни жизни к эшерихиозу объясняется физиологической незащищенностью тонкого отдела кишечника против колонизации эшерихиями (Ю.А.Малахов , с соавт., 1993) и незрелостью периферической иммунной системы. С другой стороны наличие у E.Coli факторов патогенности - адгезивных антигенов, называемых пилями, фимбриями, обеспечивает им возможность прикрепляться к эпителиальным клеткам кишечника. У эшерихий, выделенных от больных колибактериозом животных, обнаружены и описаны адгезивные антигены К99, К88 (ab, ас, ad), 987Р и F41. Последний способствует колонизации тонкого отдела кишечника обеспечивая прикрепление бактерий к ворсинкам эпителия ( Т.К.Курашвили, Н.А.Соколова, 1991; Ю.А.Малахов, с соавт., 1993; Н.А.Соколова, с соавт., 1993, А.Н.Головко, 1997).

Анализ собственных материалов и научно-производственной ветеринарной лаборатории республики Башкортостан показал, что в последнее десятилетие обнаружены не только бипилированные культуры, но и полиадгезивные штаммы типа F41+K99+K88. Исследуя взаимосвязь адгезивного F41 с О- и K-антигенами E.coli, установили, что штаммы E.coli с адгезинами F41+K99 выявлялись почти из всех органов, но чаще из фекалий и почек больных и павших телят. Следовательно, для нейтрализации факторов адгезивности E.coli необходимы биологически активные вещества, которые на ряду с иммуностимулирующим, противомикробным действием обладают способностью образовывать на поверхности эпителиоцитов ворсинок тощей кишки пленчатые эмульсионные субстанции препятствующий адгезии и размножению бактерий, снимающие супрессивное воздействие вакцинных препаратов, применяемых при колибактериозе. В качестве такого препарата нами взято прополисное молочко приготовленное из прополиса -биологически активного продукта пчеловодства. Также для сравнительных исследований стимуляции первичного иммунного ответа, роста и развития животных использован оксиметилурацил, синтезированный в Институте органической химии Уфимского научного центра Российской Академии наук, представленный для испытаний в 1994-1996 гг. старшим научным сотрудником Кривоноговым В.П.

Целью работы явилось - изучение становления органов иммунной системы, нервно-мышечных взаимодействий и возможности коррекции иммунного статуса, первичного микробиоценоза кишечника при колибактериозе телят. В соответствии с целью работы в задачу исследований входило:

1 .Исследовать иммунный статус, микробиоценоз кишечника и нервно-мышечные взаимоотношения у телят при колибактериозе и иммуностимуля-ции прополисом и оксиметилурацилом по показателям:

-содержания Т-лимфоцитов, их субпопуляций и В-лимфоцитов в крови, брыжеечных лимфатических узлах начальной и конечной части тощей кишки, селезенке, тимусе;

-иммуноморфологической перестройки в центральных и периферических органах иммуногенеза;

-клеточного состава в структурных компонентах брыжеечных лимфатических узлов начальной и конечной части тощей кишки; -видовой структуры биоценоза;

-показателей динамики клеточной пролиферации миосателлитоцитов, прироста и сохранности телят.

2. Установить в гистогенетическом аспекте на примере бестужевской и симментальской пород крупного рогатого скота:

-сроки дифференцировки и формирования мышечной ткани, динамики метаболизма ДНК, клеточной пролиферации, параметров клеточного цикла, кинетики промиобластов, развития изолированных мышечных волокон и миосателлитоцитов в эмбриогенезе;

-периоды нервно-мышечных взаимодействий, качественного и количественного соотношения нервных волокон в нервных ветвях для некоторых мышц в онтогенезе;

3. Изучить цитогенетические основы формирования, дифференцировки, роста и развития центральных и периферических органов иммунологической защиты плодов крупного рогатого скота и установить:

-сроки дифференцировки паренхимы, перестроек в соотношении площадей структурных компонентов брыжеечных лимфатических узлов начальной и конечной части тощей кишки в эмбриогенезе;

-динамику клеточного состава брыжеечных лимфатических узлов начальной и конечной части тощей кишки в утробный период развития плодов;

-динамику и изменчивость массы селезенки, возрастные изменения в соотношении структурных компонентов селезенки и её корреляционных связей с массой плодов в утробный период;

-динамику массы тимуса, тимического индекса, возрастных изменений гистоструктуры и соотношения площадей структурных компонентов у плодов крупного рогатого скота в эмбриогенезе.

Научная новизна. В условиях промышленного животноводческого комплекса проведены всесторонние научные исследования по выявлению гистогенетического потенциала продуктивных качеств, состояния Т- и В-систем иммунитета, микробиоценоза кишечника наиболее распространенных в условиях Башкортостана разводимых пород молочно-мясного направления. Морфогистохимическими, радиоавтографическими, биометрическими методами исследований получены новые данные, характеризующие особенности роста и формирования локомоторного аппарата, иммунной системы, нервно-мышечных взаимодействий с установлением корреляционных зависимостей показателей роста органов иммунной системы телят и бычков с их живой массой.

Определена динамика становления иммунного статуса и ассоциации нормофлоры и условно-патогенных микроорганизмов при колибактериозе телят и его профилактике в условиях животноводческих комплексов. Для стимуляции иммуногенеза, снятия супрессивного воздействия используемых вакцин против колибактериоза, активизации бифидо- и лактофлоры кишечника телят предложен прополис. В целях ускорения созревания иммунной системы организма телят и усиления первичного иммунного ответа рекомендуется использовать в животноводстве оксиметилурацил в сочетании с прополисом.

В возрастном аспекте на основе разработанной методики щелочной диссоциации мышечной ткани изучен клеточный состав, процессы пролиферации, дифференцировки и нервно-мышечные взаимоотношения симпла-стов мускулов и клеток-сателлитов. Установлена возможность использования количественных характеристик изолированного мышечного волокна по относительному содержанию миосателлитоцитов в качестве морфологического маркера характеризующего генетические возможности проявления откормочных качеств при производстве говядины и критические стадии нервно-мышечных взаимодействий.

Практическая ценность работы заключается в выявлении потенциальных возможностей и породных отличий крупного рогатого скота бестужевской и симментальской пород. Особенности соотношения мышечной, нервной и иммунной систем в различные периоды онтогенеза могут служить базовым нормативным материалом для контроля роста, развития и формирования мясных качеств по периодам и фазам индивидуального развития животных. Показатели изменчивости живой массы, индекса пролиферации промиобластов и миосателлитоцитов с количеством и соотношением различных типов сателлитных клеток и степенью зрелости мышечных волокон должны учитываться при биологической оценке технологических приемов и прогнозирования выращивания молодняка крупного рогатого скота.

Удобства и простота применения, доступность, высокая биологическая активность прополиса и оксиметилурацила позволяют их рекомендовать в сочетании друг с другом, в качестве иммуномодулятора, для снятия супрессивного воздействия и усиления иммуногенных свойств вакцины Ко-ли-Вак К99, применения их для коррекции иммуногенеза и естественного микробиоценоза кишечника телят. Среднесуточные приросты живой массы повышаются на 27-35%, при 93-98% сохранности молодняка.

Теоретическая значимость. Установлены особенности соотношения процессов пролиферации, дифференцировки, структурно-метаболических основ организации элементов скелетных мышц и лимфоидных органов в эмбриональном и постнатальном онтогенезе, нервно-мышечных взаимоотношений для понимания механизмов роста и развития с оценкой чувствительных этапов в эмбриональном и постнатальном периодах развития мышечной и нервной тканей и их соотношения с иммунной системой.

Результаты экспериментальных исследований использованы при разработке и составлении рекомендаций предложенных к внедрению в сельскохозяйственное производство, явившихся составной частью научных исследований выполненной согласно заданий Академии наук республики

Башкортостан и общекафедральной темы кафедры разведения и генетики сельскохозяйственных животных Башкирского ГАУ, имеющей номер государственной регистрации 0186.0076873 - «Разработать и внедрить систему мероприятий по повышению племенных и продуктивных качеств крупного рогатого скота, овец, свиней в условиях промышленной технологии, а также в рамках плановых научных исследований Института органической химии УНЦ РАН по направлению 01 ГПТНП Россия «Создание новых лекарственных средств методами химического и биологического синтеза» (№ гос. регистрации 01.91.0053653 и 17.141.2117-426).

В основу диссертационной работы положены результаты исследований, выполненные в соответствии с планами НИР кафедры гистологии и эмбриологии Казанского ветеринарного института по теме: «Изучить морфо-функциональные закономерности нервной и эндокринной систем, органов размножения, пищеварения, кроветворения, кожного покрова и локомоторного аппарата в онтогенезе и эксперименте», номер государственной регистрации 81099342 инв. № 02860045565 за 1985 г., а также по теме: «Изучение биоморфологических закономерностей важнейших систем организма животных в постнатальном онтогенезе и эксперименте» выполненной в 1986-1990 г.г. Номер государственной регистрации 81099342 инв. № 02870042768 за 1986 г, инв. № 02880049329 за 1987 г., инв. № 02890032096 за 1988 г., Номер государственной регистрации 01860030356 инв. № 02900034080 за 1989 г. по которым в Сборниках НИР ОКР опубликованы рефераты отчетов.

На основе проведенных исследований разработана рекомендация на тему: «Коррекция микробиоценоза кишечника и иммунного статуса организма телят прополисом в сочетании с оксиметилурацилом» (Москва, 1998), под редакцией З.И.Приказчиковой, в соавторстве выпущены методические рекомендации на тему: «Современные методы исследования периферической нервной системы у животных» (Уфа, 1989), написана монография на тему: «Гистогенетические основы формирования организма при производстве говядины» (Уфа, 1997) которые используются в колхозах и совхозах , АКХ республики Башкортостан в целях повышения иммунного статуса, нормализации естественного микробиоценоза кишечника и получения высоких среднесуточных привесов живой массы и сохранности телят в ранние периоды постнатального онтогенеза.

Результаты исследований используются в учебном процессе при чтении лекций и проведении лабораторно-практических занятий по гистологии, микробиологии и иммунологии, разведению сельскохозяйственных животных в Башкирском государственном аграрном и медицинском университетах, Омском государственном университете ветеринарной медицины, Казанской государственной академии ветеринарной медицины.

Основные положения выносимые на защиту диссертации:

1. Микробиоценоз кишечника, иммунный статус у телят при иммуно-стимуляции и колибактериозе.

2. Периоды нервно-мышечных взаимодействий, показатели клеточной пролиферации, дифференциации, кинетики клеточных циклов при формировании организма крупного рогатого скота.

3.Иммуноморфологические перестройки структурных компонентов и закономерности клеточного состава органов иммунной системы в эмбриональный период развития плодов крупного рогатого скота.

4.Изолированное мышечное волокно как биологическая модель прогнозирования роста, развития и формирования мышечной массы животных.

5. Биоморфологические закономерности взаимосвязей нервной, мышечной и иммунной систем в онтогенезе крупного рогатого скота.

А. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ