Закономірності морфогенезу кровотворних компонентів скелета поросят неонатального і молочного періодів

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

16.00.02 - патологія, онкологія і морфологія тварин

УДК 636.47(611-018.46+611-18.4)

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата ветеринарних наук

АВТОРЕФЕРАТ

Закономірності морфогенезу кровотворних компонентів скелета поросят неонатального і молочного періодів

Никифоренко Ольга Олександрівна

Київ - 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Дніпропетровському державному аграрному університеті.

Міністерства аграрної політики України

Науковий керівник: доктор ветеринарних наук, професор Гаврилін Павло Миколайович, Дніпропетровський державний аграрний університет, завідувач кафедри нормальної та патологічної анатомії сільськогосподарських тварин

Офіційні опоненти: доктор ветеринарних наук, професор Рудик Станіслав Костянтинович, Національний аграрний університет, завідувач кафедри анатомії тварин ім. акад. В.Г. Касьяненка кандидат ветеринарних наук Дудка Володимир Борисович, Білоцерківський національний аграрний університет, асистент кафедри анатомії та гістології ім. П.О. Ковальського

Захист відбудеться ”17 ” червня 2008р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.03 у Національному аграрному університеті за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв Оборони, 15, навчальний корпус 3, ауд. № 65

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аграрного університету за адресою 03041, м. Київ-41, вул. Героїв Оборони, 13, навчальний корпус 4, к. 41

Автореферат розісланий ” 14” травня 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради С.В. Міськевич

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. На сьогоднішній день, при дослідженні кісток скелета як органів універсального гемопоезу у лабораторних тварин встановлено, що кровотворні клітини, клітини строми кісткового мозку, судини мікроциркуляторного русла кісток, а також кісткова та хрящова тканини утворюють єдину структурно-функціональну систему, більшість клітинних компонентів якої розвиваються з єдиної стовбурової клітини - загального попередника кісткових та кістковомозкових механоцитів (Фриденштейн А.Я., Лаликіна К.С., 1973; Фріденштейн А.Я., 1982; Чертков І.Л., Дрізе Н.І., 1998).

В останні роки доведено наявність двох основних механізмів регуляції гемо- та імунопоезу у ссавців за участю клітин кровотворного мікрооточення - поєднання острівцевого типу проліферації та диференціації еритроцитів і гранулоцитів під дистантною дією синтезованих стромальними клітинами гемопоетичних факторів росту з процесами клональної селекції В-лімфоцитів у результаті міграції та безпосередньої взаємодії їхніх попередників з клітинами строми кісткового мозку (Ройт А, Дж. Бростофф, Д. Мейл, 2000).

У сучасній науковій літературі відомості про особливості постнатального цито- та гістогенезу кровотворних компонентів скелета продуктивних ссавців в основному обмежені даними, що в добових та молодих тварин кістковий мозок є червоним, який з віком заміщується на жовтий, або жировий. Є лише окремі повідомлення про закономірності динаміки вмісту тканинних компонентів кісток, у тому числі й кісткового мозку в скелеті телят і поросят (Гаврилін П.М., 1999, Соколов В.Г., 2002). Нині практично відсутня інформація про особливості структурно-функціональної організації кісткового мозку та компонентів кровотворного мікрооточення в осередках окостеніння залежно від стадії та ступеня їх розвитку, а також дані про взаємозв'язок кількісних характеристик різних структур кісткового мозку з масштабами енхондрального остеогістогенезу як в окремих кістках, так і в скелеті в цілому. Залишаються не з'ясованими закономірності становлення комплексу морфологічних маркерів гемо- та імуноцитопоетичної активності кісткового мозку в скелеті ссавців на ранніх етапах постнатального періоду онтогенезу у зв'язку зі ступенем розвитку кісткових осередків та зональною структурою їхнього кістково-хрящового остова.

Дослідження особливостей становлення кровотворної функції скелета поросят на ранніх етапах постнатального періоду онтогенезу на різних рівнях його структурної організації з визначенням взаємозв'язків росту та розвитку гемопоетичних компонентів з процесами остеогістогенезу необхідне для вдосконалення методів отримання пунктатів кісткового мозку та внутрішньокісткового введення лікарських препаратів, а також розробки адекватних способів стимуляції процесів кісткоутворення та гемопоезу з метою профілактики та лікування аліментарної анемії та імунодефіцитних станів у продуктивному свинарстві.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана згідно з науковою темою кафедри нормальної та патологічної анатомії с.-г. тварин і проблемної науково-дослідної лабораторії фізіології та функціональної морфології продуктивних тварин Дніпропетровського державного аграрного університету “Визначення закономірностей морфогенезу органів кровотворення та імунного захисту у свійських тварин і розробка способів підвищення їх імунного статусу”. Державний реєстраційний номер 0106U010064.

Мета і завдання дослідження - визначити закономірності морфогенезу кровотворних компонентів скелета в поросят неонатального та молочного періодів на органному, тканинному та клітинному рівнях структурної організації;

- виявити закономірності динаміки морфометричних показників (абсолютна, відносна маса та щільність) кісток осьового скелета та скелета кінцівок;

- встановити особливості динаміки відносної площі основних та додаткових осередків окостеніння (центрів остеогістогенезу та кровотворення) в досліджуваних кістках;

- визначити особливості динаміки відносної площі кісткового мозку у взаємозв'язку з розвитком хрящової та кісткової тканин в основних та додаткових осередках окостеніння різних відділів скелета;

- з'ясувати особливості динаміки відносної площі клітинних компонентів кісткового мозку в різних структурно-функціональних зонах основних та додаткових осередків окостеніння досліджуваних кісткових органів;

- визначити особливості змін гісто- та цитоархітектоніки кровотворних компонентів кісток в осередках окостеніння залежно від ступеня їх розвитку;

- визначити взаємозв'язок кількісних та якісних структурних змін кісткового мозку та компонентів кровотворного мікрооточення в основних та додаткових осередках окостеніння та їх окремих структурно-функціональних зонах;

- встановити динаміку формування комплексу морфологічних маркерів гемо- та імуноцитопоетичної активності в осередках окостеніння у зв'язку зі ступенем їх розвитку та зональною структурою кістково-хрящового остова.

Об'єкт дослідження - морфогенез кровотворних компонентів скелета поросят неонатального та молочного періодів онтогенезу.

Предмет дослідження - закономірності кількісних та якісних змін структури кісткового мозку та компонентів кровотворного мікрооточення в основних та додаткових осередках окостеніння скелета у поросят на органному, тканинному і клітинному рівнях організації.

Методи дослідження. Морфологічні (анатомічне препарування, морфометрія, рентгенографія кісток, мікроскопія гістологічних препаратів, забарвлених гематоксиліном і еозином, азур ІІ-еозином, метиловим зеленим-піроніном за Браше та імпрегнованих сріблом за Футом) - для визначення особливостей будови, кількісних та якісних змін тканинних та клітинних компонентів кісткового мозку та структур кровотворного мікрооточення у поросят; статистичні - комп'ютерні програми “Excel” і “Statіst SF” для обробки цифрових даних із метою визначення вірогідності змін встановлених показників.

Наукова новизна одержаних результатів. У дисертаційній роботі в результаті комплексного аналізу закономірностей морфогенезу кровотворних компонентів скелета у поросят протягом перших двох місяців постнатального онтогенезу вперше встановлено:

- факт структурно-функціональної гетерогенності кісткового мозку (наявність його остеогенної та кровотворної форм) у свині домашньої на ранніх етапах постнатального періоду онтогенезу відносно як осередків окостеніння в цілому, так і їх окремих ділянок;

- зональний характер прояву морфологічних ознак кровотворної функції в межах осередків окостеніння скелета поросят, з максимальним ступенем розвитку комплексу структурних маркерів універсального гемопоезу в зонах вторинної дрібновічкової губчастої кісткової речовини осередків вздовж зон росту кісток;

- взаємозв'язок між ступенем розвитку червоного (гемопоетичного) кісткового мозку та компонентів кровотворного мікрооточення з масштабами енхондрального остеогістогенезу, що свідчить про провідну роль основних осередків окостеніння в реалізації кровотворної функції скелета в поросят протягом неонатального та молочного періодів.

Вперше вказано на різну інтенсивність процесу зміни структурно-функціональних форм кісткового мозку в основних та додаткових осередках окостеніння у свині свійської на ранніх етапах постнатального онтогенезу. Встановлений факт зональної пошарової структури кісткового мозку з різним ступенем розвитку морфологічних маркерів остеогістогенезу, універсального гемопоезу та лімфоцитопоезу в зонах росту, ремоделяції та резорбції губчастої кісткової речовини осередків осифікації кісток.

Практичне значення одержаних результатів. Встановлені нові факти щодо особливостей морфогенезу кровотворних компонентів скелета (характеру взаємозв'язків процесів енхондрального остеогістогенезу та універсального гемопоезу) у свині свійської на ранніх етапах постнатального онтогенезу мають важливе значення для розвитку ветеринарної гематології та імуноморфології продуктивних тварин.

Відомості про закономірності морфо-функціональної організації та характер вікових структурних змін червоного кісткового мозку в осередках окостеніння скелета у поросят рекомендується використовувати при проведені морфологічного контролю наукових експериментів з розробки нових методів профілактики та лікування аліментарної анемії та імунодефіцитних станів у молодняка свиней, а також при оцінці імунного статусу цього виду тварин у селекційній роботі. Інформація щодо специфіки локалізації в скелеті поросят осередків червоного кісткового мозку з максимальним ступенем розвитку морфологічних ознак функції універсального гемопоезу є основою для вдосконалення методів отримання пунктатів кісткового мозку та методики внутрішньокісткового введення лікарських розчинів.

Отримані результати впроваджені в навчальний процес і використовуються при проведенні наукових досліджень на кафедрах і в лабораторіях морфології та фізіології вищих аграрних, біологічних і медичних навчальних закладів України та Російської Федерації.

Особистий внесок здобувача. Здобувачем самостійно проведено пошук і аналіз літератури за темою дисертації, відбір матеріалу та його дослідження за всіма методиками, статистичну обробку отриманих результатів. Аналіз і узагальнення результатів дослідження та формулювання висновків проведено спільно з науковим керівником. Методична допомога при виготовлені рентгенівських знімків кісток поросят надана доктором ветеринарних наук В.В. Лемещенком (проблемна науково-виробнича лабораторія ветеринарної неонатології кафедри анатомії і фізіології тварин ПФ „Кримський агротехнологічний університет” Національного аграрного університету, завідувач лабораторії та кафедри доктор вет. наук, професор Криштофорова Б.В.).

Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень доповідалися і обговорювалися на наукових конференціях професорсько-викладацького складу та аспірантів Дніпропетровського державного аграрного університету (20042005рр.); Міжнародній науковій конференції ”Актуальні проблеми розвитку тваринництва, ветеринарної медицини, харчових технологій, економіки та освіти” (2526 листопада 2004 р., м. Львів); Міжнародній науково-практичній конференції ”Ветеринарна медицина-2005: сучасний стан та актуальні проблеми забезпечення ветеринарного благополуччя тваринництва” (12 червня 2005р., м. Ялта); науковій конференції ”Актуальні напрямки розвитку ветеринарної медицини на сучасному етапі науково-технічного прогресу” (7-21 лютого 2005р., м. Дніпропетровськ); Міжнародній науково-практичній конференції “Сучасні проблеми біохімії, фізіології та функціональної морфології продуктивних тварин” (24-25 листопада 2005 р., м. Дніпропетровськ); ІІ Міжнародній науковій конференції студентів і аспірантів “Молодь і поступ біології” (21-24 березня 2006 р., м. Львів); ІІІ Міжнародній науковій конференції студентів і аспірантів “Молодь і поступ біології” (23-27 квітня 2007 р., м. Львів); Науково-практичній конференції, присвяченій 10-річчю заснування факультету ветеринарної медицини Луганського національного аграрного університету (2628 вересня 2007р., м. Луганськ).

Публікації. Результати досліджень опубліковані в 9 друкованих працях, у тому числі 7 - у фахових виданнях, рекомендованих ВАК України, зокрема, в Науковому віснику Львівської національної академії ветеринарної медицини ім. С.З. Ґжицького (4), Віснику Дніпропетровського державного аграрного університету (1), Збірнику наукових праць Луганського національного аграрного університету (1), Міжвідомчому тематичному науковому збірнику Інституту експериментальної і клінічної ветеринарної медицини „Ветеринарна медицина” (1).

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 272 сторінках комп'ютерного тексту і включає вступ, огляд літератури, матеріал і методи та результати власних досліджень, їх узагальнення та аналіз, висновки, практичні рекомендації, додатки і список використаної літератури. Робота ілюстрована 56 рисунками і 44 таблицями (з них 42 у додатках). Список використаної літератури включає 305 джерел, у тому числі 58 - з далекого зарубіжжя.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Вибір напрямів досліджень, матеріал і методи виконання роботи Дисертаційна робота виконана протягом 20032007 років на базі проблемної науково-дослідної лабораторії фізіології та функціональної морфології продуктивних тварин при кафедрі нормальної та патологічної анатомії с.-г. тварин Дніпропетровського державного аграрного університету. Матеріал для досліджень відібрали від клінічно здорових поросят української м'ясної породи, які вирощувалися у тваринницькому комплексі навчально-дослідного господарства „Самарський” Дніпропетровського ДАУ за загальноприйнятою технологією. Досліджували кістки осьового скелета (нижньощелепна кістка, ІV шийний, V грудний, ІІІ поперековий, I, V хвостові хребці, V реберна кістка, груднина) та кістки скелета кінцівок (кістки передпліччя, плечова, cтегнова, великогомілкова та плеснова кістки), що були відібрані методом анатомічного препарування від 1-, 3-, 5-, 10-, 15-, 20-, 30- і 60- добових поросят української м'ясної породи, по 5 голів у кожній віковій групі. Тварини мали характерні для породи та віку масу тіла та її вікову динаміку.

Виведення тварин з експерименту проводили методом передозування ефіру для наркозу (з розрахунку 10 мл на 1 кг живої маси поросят) відповідно до загальних принципів експериментів на тваринах, ухвалені на Першому Національному конгресі з біоетики (Київ, 2001). Після визначення абсолютної, відносної маси та щільності кісток за допомогою рентгенустановки 12П5 виготовляли рентгенограми цілих кісток та їх розрізів. Режими зйомки: фокусна відстань 40 см, напруга в трубці 40 кВ, анодний струм 40 мА, експозиція від 6 до 18 с, плівка РП-1С „ОНІКО”, касети м'які, виготовлені із світлонепроникного паперу.

На рентгенограмах визначали наявність та відносну площу основних та додаткових осередків енхондрального та ендесмального (нижньощелепна кістка) остеогістогенезу та кровотворення до загальної площі рентгенівського відображення органа. Для підрахунку відносної площі осередків окостеніння на рентгенограми накладали сітку для морфометричного аналізу із рівновіддаленими крапками. Проводили диференційований підрахунок крапок, що потрапили на всю площу рентгенівського відображення органа та на площу окремих осередків окостеніння.

Відносну площу кожного осередка окостеніння до загальної площі рентгенівського відображення визначали за формулою: Sвідн.= Рк/Рз х 100 %, де Sвідн - відносна площа осередка окостеніння, %; Рк - кількість крапок, що потрапили на площу осередка окостеніння; Рз - кількість крапок, що потрапили на всю площу рентгенівського відображення кістки.

З цілих кісток та їх фрагментів виготовляли парафінові та заморожені гістозрізи завтовшки 1015 мкм, які забарвлювали гематоксиліном і еозином, суданом ІІІ, азур ІІ еозином за загальноприйнятими методиками (Горальський Л.П., Хомич В.Т., Кононський О.І., 2005) та імпрегнували сріблом за Футом.

Відносну площу кісткового мозку, хрящової та кісткової тканин на гістопрепаратах в окремих осередках окостеніння визначали методом підрахунку крапок за допомогою стандартної окулярної сітки-вставки Г.Г. Автанділова та мікроскопа біологічного стереометричного МБС-10. За цією методикою визначали також відносну площу клітинних компонентів кісткового мозку (остеогенних, кровотворних та жирових клітин, а також клітин строми (ретикулярні, ендотеліальні клітини, макрофаги, фібробласти)) за допомогою світлових мікроскопів Olympus СН 20 та СХ 41 (окуляр 10х, об'єктив 100х/0,65). Підрахунок структурних компонентів кісткового мозку проводили на 5 препаратах кожної кістки або її фрагмента в 5 полях зору мікроскопа окремо в зонах первинної та вторинної губчастої кісткової речовини основних (діафізарних) та додаткових (епіфізарних та апофізарних) осередків окостеніння. Зону вторинної губчастої кісткової речовини в діафізарних осередках окостеніння трубчастих кісток кінцівок додатково ділили на проксимальну, дистальну та середню ділянки.

Відносну площу клітинних компонентів підраховували за формулою:

Sвідн = Рк/Рз х 100 %, де Sвідн - відносна площа відповідних компонентів кісткового мозку, %; Рк - кількість крапок, що потрапили на відповідні компоненти кісткового мозку; Рз - загальна кількість крапок, що потрапили на всю площу кісткового мозку у відповідній зоні осередка окостеніння.

Статистичну обробку цифрових показників результатів досліджень проводили за допомогою комп'ютерної програми „Microsoft Excel”. Фотографування гістопрепаратів та їх окремих ділянок здійснювали цифровою фотокамерою ”Olympus C-460 ZOOM” з подальшим виготовленням кольорових знімків.

3. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ АНАЛІЗ

Вікові зміни відносної площі осередків енхондрального остеогістогенезу та кровотворення (осередків окостеніння) в скелеті у взаємозв'язку з динамікою морфометричних показників кісток

У результаті проведених морфометричних та рентгенографічних досліджень встановлено, що в добових поросят всі без винятку кісткові органи мають мінімальні абсолютну масу й щільність на тлі максимальної відносної маси, а більшість з них, за винятком нижньощелепної кістки, представлені сукупністю окремих (основних та додаткових) осередків енхондрального окостеніння (остеогістогенезу та кровотворення), що формуються на основі хрящових моделей кісток та знаходяться на різних стадіях розвитку (табл. 1; 2). При цьому основні осередки окостеніння мають більшість досліджуваних кісток, а додаткові розвинені в значно меншому ступені та виявляються лише в деяких кістках, насамперед, скелета кінцівок.

Серед основних (діафізарних) осередків окостеніння скелета найбільш розвиненими є осередки окостеніння в діафізах трубчастих кісток кінцівок, на які припадає 43,53±1,45 - 52,38±1,28 % від загальної площі їх рентгенівського зображення. Ступінь розвитку основних осередків окостеніння в осьовому скелеті коливається (від 9,76±0,44 до 50,00±1,15 %), вони найбільше розвинені в хребцях скелета шиї, тулуба та ребрах, а найменше - груднині та хвостових хребцях.

Додаткові осередки окостеніння в кістках скелета кінцівок добових поросят представлені, в основному, осередками окостеніння проксимальних та дистальних епіфізів, серед яких у більшості кісткових органів краще виражені останні. Апофізарні осередки окостеніння в досліджуваних трубчастих кістках кінцівок добових поросят, за винятком апофіза більшого м'язового горбка плечової кістки, не виявляються.

Таблиця 1 - Динаміка відносної площі осередків енхондрального окостеніння, абсолютної й відносної маси та щільності 5-го грудного хребця поросят

Примітки : Р<0,05*; P<0,01**; P<0,001*** (порівняно з попереднім віком)

Серед додаткових осередків окостеніння кісток осьового скелета в добових поросят виявляються лише осередки окостеніння дуг хребців у скелеті шиї, тулуба та перших сегментів скелета хвоста.

Отже, отримані нами результати збігаються з даними ряду дослідників (Антипов Г.П., 1967; Мажуга П.М., 1993) про дискретний або осередковий характер локалізації кісткового мозку в скелеті ссавців на ранніх етапах онтогенезу. Встановлені особливості розвитку в скелеті добових поросят основних та додаткових осередків окостеніння свідчать, що пренатальна осифікація скелета у свині свійської, яка визначає формування кровотворної території та кісткового мозку, в пренатальному періоді онтогенезу відбувається переважно за рахунок основних або діафізарних осередків, на відміну від парнокопитих жуйних ссавців, у яких до народження в більшості кісткових органів значного розвитку досягають також й додаткові центри осифікації (Воккен Г.Г., Хохлов А.Л., 1967; Чеботарьов В.М., 1984).

За нашими даними, осередковий характер остеогістогенезу та гемопоезу в скелеті поросят зберігається протягом всього неонатального та молочного періодів, а масштаби осифікації як кісток осьового скелета, так і скелета кінцівок визначаються особливостями росту та розвитку основних осередків окостеніння. Динаміка росту відносної площі основних осередків окостеніння значною мірою координується зі збільшенням абсолютної маси та щільності окремих кісткових органів (табл. 2).

Таблиця 2

Динаміка відносної площі осередків окостеніння абсолютної й відносної маси та щільності плечової кістки поросят

Примітки : Р<0,05*; P<0,01**; P<0,001*** (порівняно з попереднім віком)

У той час як аналогічний показник додаткових осередків зростає більш високими темпами. Характерно, що тенденція до збільшення відносної площі основних осередків у скелеті поросят найбільш виражена до 1015 та 30- й 60 добового віку. Осередки окостеніння (голівок та ямок хребців) у кістках осьового скелета поросят протягом першого місяця життя не виявляються, а до кінця молочного періоду частина їх відносної площі в сукупній площі осередків окостеніння досягає - 7,44±0,91 - 13,91±0,81 %.

У кістках скелета кінцівок поросят більшість додаткових осередків окостеніння формуються до 30-ї доби життя, а їхня відносна площа до кінця молочного періоду збільшується в 25 разів, що особливо виражено в поросят 20?60-добового віку в осередках окостеніння апофізів та проксимальних епіфізів кісток стило- та зейгоподію. В результаті, до кінця молочного періоду відносна площа додаткових осередків окостеніння в кістках скелета кінцівок поросят досягає 13,86±0,55 - 32,58±1,39 % від сукупної відносної площі осередків у цілому.

Отже, збільшення ступеня окостеніння осьового скелета поросят протягом неонатального та молочного періодів відбувається за рахунок розвитку переважно основних осередків окостеніння, а скелета кінцівок - як основних, так і додаткових, насамперед осередків окостеніння епіфізів кісток. Результати наших досліджень свідчать, що провідна роль в осифікації скелета поросят на ранніх етапах постнатального періоду онтогенезу з відповідним збільшенням об'єму кісткового мозку та губчастої кісткової речовини, належить скелету кінцівок, особливо, кісткам його проксимальних ланок. Враховуючи, що процеси осифікації, розширення кровотворної території та збільшення морфометричних параметрів кісткових органів у ссавців на ранніх етапах постнатального онтогенезу взаємопов'язані (Лагунова І.Г., 1981; Криштофорова Б.В., 1987), це підтверджують й отримані нами дані. Також можна припустити, що однією з провідних ланок в патогенезі порушення гемопоетичної функції кісткового мозку в добових поросят є гальмування процесів окостеніння скелета на тлі різкого обмеження реалізації його біомеханічної функції або гіподинамії.

Динаміка відносної площі кісткового мозку в осередках окостеніння у взаємозв'язку з кількістю хрящової та кісткової тканин

Результати досліджень динаміки відносної площі основних тканинних компонентів у окремих осередках окостеніння скелета добових поросят свідчать, що відповідний показник кісткового мозку у всіх без винятку осередках позитивно взаємопов'язаний зі ступенем їх розвитку, а кількісна характеристика хрящової тканини відрізняється протилежною тенденцією. Відносна площа кісткової тканини (10,22±1,41 - 33,08±1,62 %) в більшості осередків окостеніння скелета добових поросят майже рівнозначна аналогічному показнику кісткового мозку (9,74±2,05 - 36,83±1,63 %), за винятком найбільш розвинутих осередків скелета кінцівок, в яких відносна кількість кісткового мозку (40,55±1,26 - 48,11±2,14 %) в 24 рази перевищує вміст кісткової тканини.

Вищевказана закономірність свідчить, що в свині свійської до моменту народження процеси остеолізису переважають над процесами остеосинтезу тільки в окремих центрах осифікації скелета кінцівок, а саме: в осередках окостеніння діафізів кісток стило-, зейго- та метаподія.

Таким чином, ступінь розвитку кісткового мозку в різних осередках окостеніння скелета добових поросят значною мірою коливається, що, насамперед, зумовлено масштабами та характером пренатального остеогістогенезу - переважним розвитком в останню третину плідного періоду скелета кінцівок у видів ссавців з відносно високим ступенем пренатальної завершеності апарату руху (Петров А.К., 1963; Васильєв К.А.1966).

Протягом неонатального і молочного періоду відносна площа кісткового мозку в усіх без винятку осередках окостеніння осьового скелета та скелета кінцівок поросят має тенденцію.

У поросят в перші дві декади після народження збільшення в осередках окостеніння відносної площі кісткового мозку супроводжується вірогідним зростанням відповідного показника кісткової тканини, що особливо виражено у всіх без винятку осередках кісток осьового скелета та додаткових осередках кісток кінцівок (табл. 3).

На нашу думку, встановлена особливість може бути зумовлена одночасною різкою активізацією біомеханічної та гемопоетичної функцій скелета поросят в період інтенсивного становлення механізмів постнатальної адаптації їх організму до умов позаутробної життєдіяльності, на що вказував у своїх роботах П.М. Коржуєв (1964, 1971). Починаючи з 20-добового віку, ріст відносної площі кісткового мозку в більшості осередків окостеніння скелета поросят супроводжується одночасним зменшенням кількості як хрящової, так і кісткової тканин. При цьому вміст кісткової тканини найбільш виражено зменшується в основних та додаткових осередках окостеніння скелета кінцівок, а хрящової - в основних осередках кісток осьового скелета.

Отже, динаміка вмісту кісткового мозку в осередках окостеніння скелета поросят, незалежно від строку їх утворення та характеру локалізації, відбувається поетапно за низкою певних закономірностей. На початковому етапі збільшення відносної площі кісткового мозку в осередках зумовлено руйнуванням хрящової тканини на тлі активізації процесів енхондрального остеогістогенезу, на другому - паралельними процесами руйнування хряща та посилення резорбції кісткових балок, а на останньому - переважно за рахунок кісткової резорбції, що пов'язано, з формуванням кістково-мозкових ділянок у центральних зонах найбільш розвинутих осередків окостеніння трубчастих кісток кінцівок.

Характерно, що чим пізніше на ранніх етапах постнатального періоду онтогенезу формується той чи інший осередок окостеніння й чим менше його частка в сукупній відносній площі осифікації тим менш синхронізована в ньому динаміка вмісту кісткового мозку та кісткової тканини в результаті переважання процесів резорбції кісткової тканини над її утворенням та ремоделяцією.

Таблиця 3

Динаміка відносної площі тканинних компонентів основних та деяких додаткових осередків окостеніння стегнової кістки поросят, % Примітки : Р<0,05*; P<0,01**; P<0,001*** (порівняно з попереднім віком)

Отже, біологічний феномен паралельного збільшення відносної площі кісткового мозку та кісткової тканини в скелеті поросят у перші два місяці їхнього життя повною мірою виявляється лише в основних, найбільш розвинутих осередках осифікації, що вказує на різну роль осередків окостеніння в діафізах, епіфізах та апофізах кісток в реалізації як остеогенної, так і кровотворної функції скелета у ссавців на ранніх етапах постнатального періоду онтогенезу.

Вікові зміни відносної площі клітинних компонентів кісткового мозку в осередках окостеніння скелета

Клітинний склад кісткового мозку в скелеті добових поросят відрізняється значним ступенем гетерогенності як відносно окремих ООК, так і їх окремих зон, що виявляється протилежністю вектора збільшення в межах осередків кількості остеогенних (остеобластів), кровотворних, жирових клітин та клітин 1 Кровоносні судини (крім судин мікроциркуляторного русла), окістя, охрястя.

кістково-мозкової строми.

При цьому відносна площа остеогенних клітин в напрямку центрів осередків має тенденцію до зменшення, а гемопоетичних навпаки - до збільшення. Кровотворні клітини в скелеті добових поросят не виявляються лише у всіх без винятку осередках окостеніння хвостових хребців, гілці нижньощелепної кістки та апофізарному осередку окостеніння плечової кістки. Відносна площа клітин строми кісткового мозку в добових поросят обернено взаємопов'язана з відповідним показником остеогенних клітин. Зменшення відносної площі остеогенних клітин кісткового мозку в напрямку центрів осередків супроводжується збільшенням площі клітин строми і навпаки.

Ретикулярні, ендотеліальні клітини, макрофаги, фібробласти.

Окремі жирові клітини в осередках окостеніння добових поросят виявляються лише в центральних зонах основних осередків окостеніння скелета, а їх відносна площа має максимальні показники в середніх ділянках найбільш розвинутих осередків окостеніння скелета кінцівок. Отже, зональна структура клітинного складу кісткового мозку в осередках окостеніння добових поросят обумовлена переважним розвитком остеогенних клітин у вічках первинної губчастої кісткової речовини в зонах росту осередків, кровотворних клітин та клітин строми мозку у вічках вторинної губчастої кісткової речовини в їх середніх ділянках, кровотворних та окремих жирових клітин у центральних зонах діафізарних осередків окостеніння трубчастих кісток кінцівок. кістковий мозок порося гемопоез

З віком відносна площа остеогенних клітин у всіх зонах осередків окостеніння скелета поросят відповідно до їх розвитку має тенденцію до зменшення, що особливо характерно для основних осередків. Порівняно з остеогенними, відносна площа клітин строми кісткового мозку в осередках окостеніння осьового скелета та скелета кінцівок поросят протягом неонатального та молочного періодів змінюється меншою мірою. Деяке збільшення цього показника в зонах росту осередків окостеніння з віком пов'язане з процесами розвитку в цих ділянках гемопоетичних клітин, а зменшення в центральних ділянках осередків окостеніння - з розвитком жирових.

Відносна площа кровотворних клітин у кістковому мозку поросят у зонах первинної губчастої кісткової речовини у всіх, без винятку, осередках окостеніння з віком інтенсивно зростає, за винятком гілки нижньощелепної кістки, де ця тенденція зберігається лише до 10-добового віку. У кістковому мозку осередків окостеніння, у зонах вторинної губчастої кісткової речовини, відносна площа кровотворних клітин помірно зростає лише до 2030-добового віку, а в зонах цієї речовини в середніх ділянках діафізарних осередків окостеніння трубчастих кісток кінцівок та основних осередків окостеніння хвостових хребців - до 1015-добового. В подальшому, у вищевказаній зоні осередків окостеніння відносна площа кровотворних клітин помірно знижується на тлі росту відносної площі жирових клітин, що особливо виражено в центральних ділянках найбільш розвинутих осередків окостеніння скелета кінцівок.

Жирові клітини в кістковому мозку в зоні первинної губчастої кісткової речовини всіх, без винятку, осередків окостеніння у поросят протягом першого місяця життя практично не виявляються, окрім відповідної ділянки гілки нижньощелепної кістки. До кінця молочного періоду відносна площа цих клітин у зонах росту не перевищує 4,65±0,93 - 29,24±0,54 %. При цьому жирові клітини в кістковому мозку зон росту додаткових осередків окостеніння з'являються дещо раніше, ніж в основних осередках окостеніння, а інтенсивність збільшення їх кількості до кінця молочного періоду також більш виражена у відповідній зоні епі- та апофізарних осередків окостеніння. У кістковому мозку, у зоні вторинної губчастої кісткової речовини осередків окостеніння збільшення відносної площі жирових клітин має центроспрямований характер, протилежний відповідному показнику кровотворних клітин.

Найбільш виражено відносна площа жирових клітин до кінця молочного періоду зростає у вічках вторинної губчастої кісткової речовини хвостових хребців та середніх ділянок діафізарних осередків окостеніння скелета кінцівок, де цей показник досягає 43,70±1,10 -73,91±1,64 % від загальної площі клітинних компонентів кісткового мозку, тоді як в інших відповідних ділянках губчастої речовини - не перевищує 8,34±0,98 - 46,47±1,29 %.

Отже, вікова динаміка вмісту клітинного складу кісткового мозку в осередках окостеніння скелета в поросят протягом неонатального та молочного періодів відбувається за певними закономірностями: на початковій стадії формування в осередках окостеніння основними клітинними компонентами мозку є остеогенні клітини, в подальшому, в міру розвитку осередків, кровотворні клітини та клітини строми кісткового мозку, а в центральних ділянках осередків - кровотворні та жирові клітини. Інтенсивність вищевказаних змін значною мірою залежить від масштабів остеогенезу в окремих осередках окостеніння: в додаткових осередках окостеніння цей процес відбувається більш інтенсивно, ніж в основних, які триваліший час містять чисельну популяцію як остеогенних, так і кровотворних клітин.

Особливості гісто- та цитоархітектоніки окремих структурно-функціональних зон осередків окостеніння скелета

Зональним особливостям цитоархітектоніки кісткового мозку в осередках окостеніння скелета поросят відповідає специфічна для кожної зони структура системи кровотворного мікрооточення та губчастої кісткової речовини, а її вікові перетворення в міру розвитку осередків відбуваються за певними закономірностями. В осередках окостеніння добових поросят кістковий мозок за комплексом структурних характеристик його клітинного складу та волокнистого остова представлений двома основними структурно-функціональними формами - остеобластичним (остеогенним) та гемопоетичним (кровотворним або червоним кістковим мозком) (рис. 2, 3).

Остеобластичний кістковий мозок найбільш розвинений у додаткових осередках окостеніння добових поросят, що знаходяться на початкових етапах формування, а також у зонах росту всіх без винятку осередків у вічках первинної губчастої кісткової речовини, яка утворена хрящовими балками, вкритими зовні шаром остеоїда. Основними клітинними компонентами остеобластичного кісткового мозку є остеогенні клітини або остеобласти.

Волокниста строма остеобластичного кісткового мозку представлена орієнтованими вздовж хрящових балок тонкими пучкам колагенових волокон та окремими поодинокими ретикулярними волокнами. Серед інших клітин переважають фібробласти та фібробластоподібні клітини та ендотеліоцити, що утворюють стінки пальцеподібних кровоносних капілярів (Криштофорова Б.В., 1974).

Гемопоетичний кістковий мозок переважає у вічках вторинної губчастої кісткової речовини, що представлена кістковими балками з грубоволокнистої кісткової тканини із залишками гіалінового хряща. Основними клітинними компонентами гемопоетичного кісткового мозку є кровотворні клітини та їх скупчення у вигляді кровотворних острівців. Строма або кровотворне мікрооточення гемопоетичного кісткового мозку представлена значно розвиненим комплексом ретикулярних та ендотеліальних клітин, макрофагів, окремих фібробластів, а також дрібновічковими сітками ретикулярних волокон, що формують ущільнення на периферії острівців кровотворних клітин, а також окремими колагеновими волокнами.

Жирові клітини в гемопоетичному кістковому мозку добових поросят розташовані дифузно серед кровотворних клітин, поодиноко або у вигляді невеликих скупчень. Остеобласти локалізовані переважно вздовж кісткових балок суцільним шаром. Серед остеобластів трапляються поодинокі остеокласти.

Гемопоетичний кістковий мозок в осередках окостеніння поросят з моменту народження за структурою не є гетерогенним. У вічках дрібновічкової вторинної губчастої кісткової речовини, вздовж зон росту, жирові клітини не виявляються, кровотворні клітини в межах вічок утворюють суцільні клітинні поля із локальними ущільненнями в місці розташування кровотворних острівців. Волокнисто-клітинний комплекс кровотворного мікрооточення в цих ділянках розвинутий максимально. В напрямку до центру осередка структура вторинної губчастої кісткової речовини набуває середньо- та великовічкової архітектоніки. Серед кровотворних клітин у найбільш розвинених основних осередках осифікації виявляються жирові клітини, а архітектоніка кровотворних компонентів мозку набуває острівцевого характеру.

Доведений в останні роки (Ройт А., Бростофф Дж., Мейл Д., 2000) факт наявності в гемопоетичному кістковому мозку ссавців процесів клональної селекції В-лімфоцитів свідчить, що гемопоетична форма кісткового мозку не є гомогенною не тільки в структурному, але й у функціональному відношенні. Імовірно, що універсальний гемопоез (утворення всіх без винятку клітин крові) реалізується тільки в межах кістковомозкових вічок, в яких комплекс кровотворного мікрооточення представлений найбільш повно, без ознак жирової деградації строми, а кровотворні клітини утворюють суцільне кровотворне поле.

Зростання ступеня структурно-функціональної гетерогенності кісткового мозку в осередках окостеніння скелета поросят в міру їх розвитку зумовлено одночасним зменшенням вмісту остеогенних компонентів на периферії осередків на тлі інтенсивного зростання вмісту кровотворних клітин та жирових клітин в їх центральних зонах з дифузним розвитком поодиноких адипоцитів у межах всієї площі осередків.

У зонах росту більшості осередків окостеніння скелета поросят, що були наявними до моменту народження, винятково остеогенна структура кісткового мозку втрачається в 3-5-добовому віці, за винятком відповідних ділянок основних осередків окостеніння ребер та трубчастих кісток кінцівок, а також осередків окостеніння рудиментованих кісток (хвостових хребців), в яких остеогенний характер кісткового мозку зберігається протягом першого місяця життя. Кровотворні диферони у вічках первинної губчастої кісткової речовини в більшості осередків окостеніння у поросят в неонатальний та молочний періоди представлені поодинокими кровотворними клітинами або їх острівцями, скупчення яких з формуванням суцільних кровотворних полів спостерігається лише в 60-добових поросят (переважно у відповідній зоні основних осередків окостеніння груднини та хребців без ознак редукції).

Адипоцити в стромі кровотворного кісткового мозку у вічках первинної губчастої кісткової речовини більшості осередків окостеніння виявляються лише наприкінці молочного періоду (у 60-добових поросят), за винятком всіх осередків окостеніння рудиментів кісток (хвостових хребців) та додаткових осередків окостеніння всіх інших кісток, де жирові клітини починають інтенсивно розвиватись з 20-30-добового віку.

В осередках окостеніння поросят майже на всіх етапах їх розвитку в зонах вторинної дрібновічкової губчастої кісткової речовини, в яких переважають морфологічні ознаки остеогістогенезу та ремоделяції кісткових балок, кровотворні диферони формують суцільне кровотворне поле з вогнищевими ущільненнями в місцях локалізації гемопоетичних острівців. Перетворення суцільного кровотворного поля на гемопоетичний кістковий мозок острівцевого характеру, що пов'язане з інтенсивним розвитком адипоцитів у вигляді скупчень, трапляється лише в цих ділянках у додаткових осередках окостеніння скелета кінцівок та осередках окостеніння хвостових хребців.

Виражені морфологічні ознаки резорбції вторинної губчастої кісткової речовини в поросят протягом неонатального та молочного періодів виявляються в центральних ділянках лише найбільш розвинених осередків окостеніння (реберної кістки, діафізів трубчастих кісток кінцівок), починаючи з 30-добового віку.

Розрідження губчастої кісткової речовини в центральних ділянках осередків окостеніння супроводжується інтенсивним розвитком у стромі кісткового мозку скупчень жирових клітин, що найбільш виражено в центральних зонах кістковомозкових вічок (рис. 4, А). У результаті кровотворні диферони кісткового мозку набувають острівцевого характеру локалізації, що супроводжується зменшенням кількості ретикулярних клітин, деструкцією та потоншенням сіток колагенових та ретикулярних волокон.

Однак повної редукції гемопоетичних компонентів та їх кровотворного мікрооточення з формуванням типового жирового кісткового мозку в осередках окостеніння досліджуваних кісток поросят до кінця молочного періоду не спостерігається.

Гістопрепарат діафізарного осередка окостеніння стегнової кістки 30-добового поросяти. Зона вторинної губчастої кісткової речовини. А заб. гематоксиліном і еозином, Ч400: Б - імпрегнація сріблом, Ч100:1 - кровотворні клітини; 2 - жирові клітини; 3 - кісткова балка; 4 - ретикулярні волокна.

Імовірно вікове збільшення в кістковому мозку ссавців з віком вмісту жирових клітин на тлі деградації інших компонентів його строми супроводжується поступовою втратою кістковою системою з кістковим мозком функції центрального органа імуногенезу (антигеннезалежного В-лімфоцитопоезу), аналогічно віковій жировій деградації або інволюції тимуса (Сапін М.Р., 1996).

Встановлені особливості структурно-функціональних перетворень кісткового мозку в межах основних та додаткових осередків окостеніння скелета поросят свідчать, що ступінь розвитку його структурно-функціональних зон протягом неонатального та молочного періодів координується із масштабами енхондрального остеогістогенезу в межах кожного з них. При цьому кількість остеобластичних структур мозку дрібновічкової вторинної губчастої кісткової речовини з гемопоетичним кістковим мозком, що має архітектоніку суцільного кровотворного поля у поросят протягом всього неонатального і молочного періодів, переважає в основних осередках окостеніння як осьового скелета, так і скелета кінцівок.

Додаткові осередки окостеніння з морфологічними ознаками відносно низької функціональної активності остеогенного кісткового мозку відрізняються перевагою процесів резорбції вторинної губчастої кісткової речовини над процесами остеосинтезу, на тлі якої структурно-функціональна трансформація кісткового мозку від остеогенної його форми до кровотворної острівцевої, має нетиповий, стертий або абортивний характер, що виявляється дифузним розвитком жирових клітин в межах всієї площі осередків у тому числі і в зонах росту, або так званим феноменом безпосередньої трансформації остеогенного кісткового мозку в жировий (Гаврилін П.М., 2001).

Отримані нами результати є ще одним свідченням єдності структурно-функціональної організації строми кісткового мозку, в тому числі і її остеогенних компонентів, що забезпечують формування кісткового остова осередків окостеніння та гемопоетичної складової кісткового мозку. У зв'язку з чим функцію універсального гемопоезу на сучасному етапі розвитку біології та морфології тварин, на наш погляд, більш коректно відносити не до кісткового мозку окремо, а до кісткового скелета в цілому, як єдиної поліфункціональної системи, що об'єднує біомеханічну, кровотворну, метаболічну та ще цілу низку життєзабезпечуючих функцій (Коржуєв П.А.1971; Криштофорова Б.В., Хрустальова І.В., 1983).

ВИСНОВКИ

1. У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється встановленям закономірності морфофункціональних перетворень кровотворних компонентів кісток у поросят протягом неонатального та молочного періодів на органному, тканинному та клітинному рівнях структурної організації та доведено, що процеси енхондрального остеогістогенезу та універсального гемопоезу в осередках окостеніння скелета поросят топографічно та морфогенетично взаємопов'язані.

2. Осередки енхондрального окостеніння та кровотворення у добових поросят відрізняються: значною варіабельністю ступеня їх розвитку в діафізах епіфізах та апофізах кісток; структурно-функціональною гетерогенністю кісткового мозку відносно як осередків у цілому, так і їх окремих ділянок; зональною структурою паренхіми та строми кісткового мозку в межах кожної його структурно-функціональної форми.

3. У скелеті поросят комплекс морфологічних ознак остеогенної функції кісткового мозку найбільш розвинений у вічках первинної губчастої кісткової речовини в зонах росту кісток; гемопоезу у вигляді суцільних кровотворних полів у вічках дрібновічкової вторинної губчастої кісткової речовини з максимальним проявом структурних маркерів остеогістогенезу та ремоделяції кісткової тканини; гемопоезу острівцевого характеру у вічках середньо- та великовічкової вторинної губчастої кісткової речовини на тлі наявності чітких морфологічних ознак резорбції кісткової тканини.

4. Ріст та розвиток осередків остеогістогенезу та гемопоезу в скелеті поросят координований з динамікою абсолютної маси та щільності кісткових органів, а масштаби енхондрального остеогістогенезу взаємопов'язані зі ступенем сформованості окремих осередків до моменту народження. Провідна роль у збільшенні в скелеті поросят у перші два місяці життя об'єму кісткового мозку в осьовому скелеті належить основним осередкам окостеніння, а в скелеті кінцівок як основним, так і додатковим, особливо в кістках його проксимальних ланок.

5. Відносна кількість кісткового мозку у всіх без винятку осередках окостеніння в поросят з віком має тенденцію до зростання: до 20-добового віку - помірно виражену на тлі зменшення відносної кількості хрящової тканини та збільшенням - кісткової; до 60-добового віку - інтенсивну, з одночасним зменшенням як хрящової, так і кісткової тканини. Чим пізніше формується осередок окостеніння в процесі онтогенезу, тим інтенсивніше в ньому виражені процеси руйнування (зменшення) хрящової та кісткової тканини з відповідним збільшенням об'єму кісткового мозку.

6. Вікові структурно-функціональні перетворення кісткового мозку в окремих осередках окостеніння скелета поросят характеризуються комплексом кількісних та якісних змін кровотворних клітин та системи кровотворного мікрооточення, що відбуваються поетапно та безпосередньо залежать від масштабів остеогістогенезу в тому чи іншому осередку: на початковій стадії формування осередки містять виключно остеогенну форму кісткового мозку; в міру розвитку осередків більша частина кісткового мозку перетворюється на його кровотворну форму, яка набуває характерну зональність з концентрацією остеогенних клітин на периферії, а жирових - в центрі осередка.