Автореферат и диссертация по ветеринарии (16.00.02) на тему:Морфология и гистохимия соединительной ткани стенки тонкой кишки в эмбриогенезе

МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. Н.П.ОГАРЕВА

ДОБРЫНИНА ИРИНА ВАСИЛЬЕВНА

МОРФОЛОГИЯ и гистохимия

СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ СТЕНКИ ТОНКОЙ КИШКИ В ЭМБРИОГЕНЕЗЕ

16.00.02- патология, онкология и морфология животных

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук,

профессор, чл.-корр. РАЕ, академик АВН Л.П.Тельцов

На правах рукописи УДК 636.2:591.3:61 1.345

САРАНСК -1999

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ...............................4

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ...........................................................8

2.1. Развитие соединительной ткани..........................................8

2.2. Развитие соединительной ткани стенки тонкой кишки......27

3. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.................................... 37

3.1. Материал и методы исследования......................................37

3.2. Морфология соединительной ткани стенки тонкой

кишки в эмбриогенезе.......................................................42

3.3. Полисахаридный обмен клеток соединительной ткани стенки тонкой кишки в эмбриогенезе.................................88

3.4. Нуклеопротеидный и белковый обмен клеток соединительной ткани стенки тонкой кишки

в эмбриогенезе.................................................................120

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ..............170

ВЫВОДЫ...............................................................................191

ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ.......................................194

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ....................196

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

1. Аминогруппы белков -1чГН2-

2. Внутриклеточный сетчатый аппарат - ВКСА

3. Гиалуронидаза стрептококковая - Г(с)

4. Гиалуроновая кислота - ГК

5. Гистохимические исследования - ГХИ

6. Гли козаминогликаны-ГАГ

7. Дисульфидные группы белков - 8-88. Индекс дегенерации - ИД

9. Карбоксильные группы белков -СООН-

10. Клетка - кл

11. Коллагеновые волокна - КВ

12. Коэффициент корреляции - г

13. Люминесцентно-микроскопические исследования - ЛМИ

14. Межклеточное вещество - МВ

15. Мезенхимные клетки - Мкл

16. Митотический индекс - МИ

17. Ретикулярные волокна - РВ

18. Рыхлая соединительная эмбриональная ткань - РСЭмТ

19. Соединительная ткань - СТ

20. Сульфгидрильные группы белков - 8Н-

21. Толуидиновый синий - ТС

22. Щелочная фосфатаза - ЩФ

23. Эндоплазматический ретикулум - ЭПР

24. Эпителиальные клетки - Эп. кл.

25. Ядерно-цитоплазменное отношение- ЯЦО

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Интерес к исследованию соединительной ткани (СТ) и крови организма в последние годы резко возрос, в связи с изучением клеточной дифференцировки, клеточный иммунологии, радиоционной биологии, трансплантации органов и тканей. Соединительные ткани обеспечивают жизнеобеспечение всех тканей, органов и систем организма. Наряду с механической, опорной функций она участвует в важнейших процессах внутреннего обмена, как в поддержании гомео-стаза, в биологической защите, трофике, депонировании, в транспортировке различных веществ (Юрина, Радостина, 1990).

Специализированная рыхлая волокнистая соединительная ткань является наиболее распространенной и выполняет ведущую роль в реализации физиологических и адаптационных, компенсаторных, иммунологических процессов в органах. По меткому выражению К. Meyer (1963) " почти все проблемы биологии и медицины связаны с деятельностью рыхлой волокнистой СТ". Поэтому патология этой ткани неизбежно влечет за собой нарушение морфофункционального статуса органа и организма (Хэм, Кормак, 1982-1984; Клишов, 1984; Пестова, Четвертных, 1990).

Сведения о строении клеточных дифферонов и межклеточного вещества соединительной ткани приведены в широко известных монографиях и научных работах A.Maximow (1927), А.А.Заварзина (1945, 1947), A.Dorfman (1959), В.Г.Елисеева (1961), А. Поликар, Ш.Бо (1962), K.Meyer (1963), С.М.Бычкова (1963), К.С.Митина (1966), П. Д.Горизонтова, Я.Л.Рапопорта, Л.Т.Туточкина (1968), Б.Б.Фукс, Б.И.Фукс (1968), В.В.Виноградова, Н.Ф.Воробьева (1973), Н.Г.Хрущова (1976), И.Я.Учи-

тель (1978), В.В.Серова, А.Б.Шехтера (1981), Н.А.Юриной,

A.И.Радостиной (1990), Marion Kusche (1990) и др.

Классическим объектом исследования для выяснения общебиологических проблем остается по-прежнему CT кожи лабораторных животных (крыса, мышь, хомячок) (Серов, Шехтер, 1981; Радостина, 1985; Данилов и соавтор. 1997). CT стенки тонкой кишки человека и домашних животных остается недостаточно изученной. Исследованию CT стенки тонкой кишки крупного рогатого скота посвящены работы Ф.И.Намазова (1965), Л.П.Тельцова и соавтор. (1968, 1972, 1973, 1980, 1993, 1995),

B.Г.Ульянова (1969), Л.К.Хабибуллиной (1972), Ю.Т.Тех-вера (1974), К.В.Дзигелевич (1974), А.Ф.Рыжих, Л.К. Хабибуллиной (1978). Полисахаридный, нуклеиновый и белковый обмен клеточных дифферонов стенки тонкой кишки у эмбрионов коров черно-пестрой породы от 20 суток до рождения не изучен.

1.2. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью работы является изучение закономерностей развития соединительной ткани стенки тонкой кишки в эмбриогенезе. В задачи исследования входило:

1. Изучить возрастную морфологию (архитектонику) соединительной ткани стенки тонкой кишки у зародышей коровы от 20 суток до рождения.

2. Гистохимическими, люминесцентно-микроскопическими методами исследования проследить за динамикой полисахарид-ного обмена в клетках и в межклеточном веществе стенки тонкой кишки в эмбриогенезе.

3. Изучить динамику нуклеопротеидного, белкового обмена клеток соединительной ткани стенки тонкой кишки у зародышей коровы от 20 суток до рождения.

Работа выполнена в лаборатории "Гистофизиология" кафедры анатомии и физиологии животных Мордовского госуниверситета и является самостоятельным разделом комплексной темы "Морфологическое и функциональное развитие сельскохозяйственных животных при интенсивной технологии (в норме и патологии)". № государственной регистрации 01870009152.

1.3. НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Изучена архитектоника и динамика развития соединительной ткани слизистой оболочки тонкой кишки зародышей 20-34 суток, 35-60 суток, плодов 2-5 мес, 5-7 мес и от 7 мес до рождения. Прослежена динамика роста ядра, цитоплазмы и ядерно-цитоплазменного отношения (ЯЦО) ме-зенхимных и ретикулярных клеток, фибробластов, макрофагов, лимфоцитов, эозинофилов, плазмобластов, лаброцитов. Установлена взаимосвязь между митотическим индексом (МИ) и индексом дегенерации (ИД) всех клеточных дифферонов соединительной ткани стенки тонкой кишки в эмбриогенезе. Изучена динамика полисахаридного, нуклеинового и белкового обмена клеточных дифферонов и межклеточного вещества (МВ) соединительной ткани стенки тонкой кишки у зародышей коров черно-пестрой породы от 20 суток до рождения.

1.4. НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. Полученные данные расширяют имеющиеся представления: об источниках образования, дифференцировке клеток и МВ соединительной ткани стенки тонкой кишки в эмбриогенезе; о специфичности архитектоники и развития соединительной ткани собственной пластинки и подслизистой основы слизистой оболочки, мышечной и серозной оболочек; о дифференцировке ме-зенхимных и ретикулярных клеток, фибробластов, макрофагов, лимфоцитов, эозинофилов, плазмобластов, лаброцитов; о дина-

мике роста ядра, цитоплазмы и ЯЦО, МИ и ИД клеточных дифферонов стенки тонкой кишки в эмбриогенезе; о возрастной динамике полисахаридного, нуклеинового, белкового обмена всех клеточных дифферонов и МВ СТ. Впервые предложена периодизация развития СТ в эмбриогенезе.

Ряд положений диссертации являются фундаментальными и могут использоваться для написания учебных руководств, пособий и в учебном процессе на биологических, ветеринарных и зооинженерных факультетах высших учебных заведений. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Возрастная архитектоника и динамика развития СТ стенки тонкой кишки у зародышей коровы от 20 суток до рождения.

2. Характеристика полисахаридного, нуклеинового, белкового обмена клеточных дифферонов и МВ СТ стенки тонкой кишки в эмбриогенезе.

3. Периодизация развития СТ стенки тонкой кишки зародышей коровы от 20 суток до рождения.

1.5. РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ. Основные положения диссертации опубликованы в 6 работах . Материалы исследований используются в научных и учебных целях на кафедрах анатомии, физиологии, гистологии и эмбриологии Санкт-Петербургской, Казанской академии ветеринарной медицины, Омском институте ветеринарной медицины, Ставропольской, Ивановской, Костромской сельскохозяйственных академий, Барнаульском, Воронежском, Краснодарском агроуни-верситете и Мордовском госуниверситете.

1.6. АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертации доложены на : Огаревских чтениях (Саранск, 1995, 1997); Между-

народном координационном совещании (Воронеж, 1997); Республиканской научно-производственной конференции по актуальным проблемам ветеринарии и животноводства (Казань, 1997); 4 Всероссийском съезде анатомов, гистологов, эмбриологов (Ижевск, 1999).

1.7. СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертационная работа изложена па.£2£ страницах машинописного текста и включает разделы: общая характеристика работы, обзор литературы, собственные исследования, обсуждение результатов исследования, выводы практические приложения, список использованных источников. Последний включает источников, в том числе 66 зарубежных. Работа иллюстрирована таблицами, 2/ рисунками.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1. Развитие соединительной ткани

Соединительная ткань (CT) в структурном отношении представляет собой сложное образование, состоящее из клеток, межклеточного вещества (MB), кровеносных и лимфатических сосудов. Соединительная ткань в организме выполняет многие функции, в том числе защитную пластическую, механическую, кроветворную функции. Генетически она является производной мезенхимы (Гертвиг, 1902; Заварзин, 1935, 1945; Пэттен, 1959; Елисеев, 1961 и др.)- Сводные сведения по строению клеточных и внеклеточных компонентов соединительной ткани приведены в широко известных работах A.A. Заварзина (1945, 1947), А.

Dorfman (1959), В.Г. Елисеева (1961), К. Мейера (1963), С.М. Бычкова (1963), П.Д. Горизонтова, Я.Л. Рапопорта, Л.Т. Туточ-кина (1966), К.С. Митина (1966), В.В. Виноградова (1968), Н.Г. Хрущова (1976), Серова, Шехтера (1981) и др.

Ранее считалось, что мезенхима у позвоночных животных является исключительно продуктом среднего зародышевого листка - мезодермы. Однако, исследования A.A. Заварзина (1945), Ю.Н. Шаповалова (1958) показывают, что мезенхима развивается из трех зародышевых листков. На раннем этапе эмбриогенеза мезенхимные клетки втягивают свои отростки, округляются, становясь первыми блуждающими клетками лимфоцитоидного и гистициотарного типа. Лимфоцитоидные клетки в различных местах тела могут давать начало клеткам, которые не отличаются от зародышевых гемоцитобластов (Елисеев, 1961). Дифференциация мезенхимных клеток в фибробласты описана в работах A.A. Заварзина (1935), Г.В. Алексеевой (1963). По данным электронно-микроскопических исследований R.Giezeking (1963) и Н.Merker (1961), преобразование мезенхимных клеток в фибробласты начинается с развития эндоплазматической сети. По мнению этих авторов, в процессе развития фибробластов эндо-плазматическая сеть быстро развивается и заполняет всю цитоплазму. Работами целого ряда исследователей установлено, что в цитоплазме фибробластов содержатся мукополисахариды, протеины, РНК, ферменты (Wasserman, 1955; Виноградов, 1958; Шишкин, 1963; Serri, Montagna, Huber, 1963). У фибробластов веществ мукополисахаридной природы мало, а у фиброцитов они почти не обнаруживаются. Фибробласты принимают участие в образовании основного вещества и коллагеновых волокон СТ. Наиболее наглядно обнаруживается фибриллогенез при воспали-

тельных процессах (S. Zelickson, 1963). Фибробласты в комплексе с продуктами их деятельности - волокнами и основным веществом - определяют пространственную структуру рыхлой соединительной ткани, которая образует строму (каркас) органов млекопитающих, "опору" для нервных волокон, ганглий и сосудистой сети. Структурная (опорно-механическая) функция фиброб-ластов осуществляется одновременно с секреторной их ролью при продукции белков и гликозаминогликанов (ГАГ) межуточного вещества" (Хрущов, 1976). В условиях физиологического и патологического инволюций фибробласты соединительной ткани могут функционировать как фиброкласты, участвуя в резорцин коллагеновых волокон (Шахтер и др.,1975). Согласно классическим описаниям (Möllendorff, 1926; Заварзин, 1945; 1947; Елисеев, 1961; Васильев, 1961) фибробласты представлены группой клеток, разного уровня дифференцировки (малодифференциро-ванные - фибробласты, зрелые - фиброциты). Цитоплазма мало-дифференцированных фибробластов содержит небольшое количество узких канальцев эндоплазматического ретикулума (ЭПР), которые заняты многочисленными свободными рибосомами (Виноградов, 1969; Comings, Okada, 1970). Дифференцированный фибробласт имеет: хорошо развитый гранулярный ЭПР (до 3 5 % объема клетки), с большим количеством прикрепленных рибосом (Ross, 1968); обширный внутриклеточный сетчатый аппарат, не имеющий строгой локализации (Ross, 1966,1969); крупные митохондрии, с неправильно расположенными кристами (Ross, 1966,1968). В цитоплазме фибробластов обнаружены тонкие волоконца (микроволокна), сходные с волокнами гладких мышц (Ross, 1968; Carr, 1972; Pollard, Jto, 1970; David, 1978). Доказано, что функция микроволоконец связана с движением и сокра-

щением клетки (Goldman, 1972). Кроме того, в цитоплазме обнаружены гладкие контурные пузырьки, липидные гранулы, муль-тивезикулярные тельца, "миелиновые" структуры (Goldberg, Green, 1964; Goldberg, 1972),

Гистологическими и биохимическими исследованиями установлено, что фибробласты подкожной соединительной ткани синтезируют гл икозаминогликаны (ГАГ) типа гиалуроновой кислоты (ГК), хондроитинсульфатов С и В (Хрущов, 1969; Виноградов, 1969; Berg, Voung, 1971; Voung, 1973; Ушаков, 1975). Местом синтеза ГАГ является внутриклеточный сетчатый аппарат - ВКСА (Neutra, Leblond, 1966; Favart, 1969). К другим компонентам синтеза фибробластов относятся коллагеновые и эластические волокна межклеточного вещества. Синтез проколлаге-на (предшественника коллагена) происходит в самых больших полисомах, связанных с мембранами ЭПР (Ross, 1966). Синтезированный белок-протоколлаген поступает в полость ЭПР, где осуществляется процесс гидроксилирования пролина в оксипро-лин (Olsen et. al., 1973;), затем он поступает во внутриклеточный сетчатый аппарат (Porter, Pappas, 1959; Porter, 1971), где конденсируется, "укладывается" в гранулы и в таком виде поступает в межклеточное пространство (Токин, 1963; Northcofe, 1971; Weinstock, Leblond, 1974; Мазуров, 1974). По мнению других ученых (Ross, 1968; Goel, 1970), коллагеновый белок в межклеточное вещество выделяется из гранулярного ЭПР, минуя ВКСА. Ross и его сотрудники (1970) считают, что ВКСА является лишь местом комплексирования ГАГ, а не коллагеновых белков. Есть и третья точка зрения о выделении белка из клетки. От места синтеза (крупные полисомы) этот белок перемещается к клеточной мембране с помощью микротрубочек (Ehlich, Bornstein,

1972). Биохимическими методами установлено, что из клетки коллаген выводится в форме проколлагена (Dische, 1970; Layman et. al., 1971; Goldberg et. al., 1972). В MB протоколлаген преобразуется в тропоколлаген, а последний полимеризуясь формирует, с помощью белково-полисахаридных комплексов, типичные коллагеновые волокна (Ross, 1968; Adams, 1970; Goldberg et. al., 1972). Местом полимеризации коллагеновых волокон является клеточная поверхность фибробласта (Porter, Pappas, 1969; Kajikama, 1961; Мосолов, 1965; Виноградов, 1969). Коллагеновые волокна межклеточного вещества СТ подвергаются возрастным изменениям. В основе этих изменений повышение концентрации коллагена и развитие в нем сети поперечных ковалент-ных связей (Колесников, 1956; Мазуров, 1974).

В фибробластах подкожной соединительной ткани крыс выявлен полный набор ферментов цикла Крепса, ферменты тканевого дыхания, гликолиза пентозного цикла, а также ряд ферментов белкового обмена - лейцинамино-пептидаза, трансамилаза (Соколова, 1966; Кругликов и др., 1975). Это свидетельствует об активном участии фибробластов в межуточном обмене СТ (Фукс, 1968; Хрущов, 1969; 1976).

В эмбриональном развитии фибробласты дифференцируются из мезенхимных клеток (Заварзин, 1947; Елисеев, 1961; Geiseking, 1960; Merker, 1961). В постнатальном онтогенезе предшественниками новообразования фибробластов в воспалительной гранулеме, по мнению Н.Г. Хрущова (1970, 1972, 1974, 1976), могут быть агранулоциты (лимфоциты крови). Источником их образования является миелоидная ткань. В тимусе и лимфатических узлах таких клеток не обнаружено. Цикл обновления фибробластов соединительной ткани кожи крысы в среднем око-

ло 23 суток (Хрущов, 1969). На основании собственных исследований и данных литературы Н.Г. Хрущов (1972, 1974, 1976) выдвинул гипотезу о существовании двух типов фибробласто-в, имеющих различное происхождение. I -короткоживующие фиб-робласты, принимающие участие в защитно-трофических процессах (воспаление, заживление ран) и II -долгоживущие, клетки преимущественно опорной (скелетной, механической) функции. На парабионтах, одному из которых вводили 3Н-тимидин (при временно пережатой сосудистой ножке) доказано, что фибробла-сты происходят не из рециркулирующих клеток крови), име�