Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 9
1.1. Кожный покров млекопитающих и его производные 9
1.2. Особенности структурной организации общего (кожного) покрова у пушных зверей 51
Глава 2. Собственные исследования 57
2.1. Материалы и методы исследования 57
2.2. Морфологические методы исследования 61
2.3. Биомеханические исследования 61
2.4. Сканирующая электронная микроскопия 62
2.5. Методы статистической обработки результатов 63
Глава 3. Результаты собственных исследований и их обсуждение 65
3.1. Сравнительная микроморфологическая характеристика кожного покрова исследуемых животных 66
3.2. Результаты статистического анализа морфометрических показателей кожного покрова 88
3.3. Биомеханическая характеристика кожного покрова исследуемых таксономических групп 93
Заключение 100
Рекомендации по использованию научных выводов 103
Сведения о практическом использовании результатов 104
Список литературы 105
Приложения 122
- Кожный покров млекопитающих и его производные
- Особенности структурной организации общего (кожного) покрова у пушных зверей
- Сравнительная микроморфологическая характеристика кожного покрова исследуемых животных
- Биомеханическая характеристика кожного покрова исследуемых таксономических групп
Введение к работе
Пушное звероводство — традиционная сфера российского сельского хозяйства, имеющая богатые опыт и историю. Не подлежит сомнению, что Россия является первопроходцем в области клеточного звероводства, которое в XX веке интенсивно развивалось, вскоре став одной из самых перспективных и рентабельных отраслей животноводства. В постсоветский период дестабилизация экономики и разрушение хозяйственно-договорных связей между предприятиями, привели к сокращению звероводческих предприятий и поголовья животных (Балакирев Н.А., 2001; Ларина Е.Е., 2012; Сухих О.Н. и др., 2015).
Несбалансированность рациона, ухудшение условий для разведения пушных зверей и снижение в связи с этим качественных показателей шкурковой продукции способствовали тому, что в настоящее время на российском рынке реализуют, согласно оценкам экспертов, примерно третью часть от всей мировой меховой продукции, в то же время на долю импортных поставок приходится 70-80% от общего объема продаж (Митрофанова М.В., 2010; Ларина Е.Е., 2012; Ревякин А.М., 2015).
Эффективность пушного звероводства, как известно, определяют
качественные показатели, тесно связанные со структурными и
функциональными особенностями общего (кожного) покрова, который представляет собой сложную биотканевую систему, отличающуюся полиморфизмом в связи с многообразием выполняемых функций (Соколов В.Е., 1973; Царева Е.Л., 1990; Староверова И.Н., 2011).
В связи с этим выяснение закономерностей структурной организации общего (кожного) покрова, его морфобиомеханических характеристик и адаптивных преобразований у представителей пушных зверей различных семейств представляет одну из актуальных проблем фундаментальной биологии и пушного звероводства. Ее важность обусловлена современным представлением о кожном покрове как о сложном лабильном биокомпозите, обладающим высокой реактивностью к условиям как внешней, так и внутренней среды организма, что впоследствии обеспечивает структурные преобразования в его организации (Браун А.А., 1983; Кузнецов Г.А., 2012; Кузнецов С.Л., 2012; Калугин Ю.А., 2014).
На сегодняшний день сведения о кожно-волосяном покрове в зависимости от видоспецифических особенностей пушных зверей крайне малочисленны. Вместе с тем, эти данные необходимо учитывать при совершенствовании технологии содержания и кормления зверей для получения качественного и конкурентоспособного на международном рынке мехового сырья, производства мехового полуфабриката (Уткин М.Р., 2013).
В условиях моделированного человеком клеточного режима
содержания пушных зверей, радикально отличающегося от природного биоценоза, кожа по праву может выступать в качестве маркера, отражающего характер функционирования практически всех органов и систем целостного организма. Так, изменения, происходящие в организме животных вследствие воздействия экзо- и эндогенных факторов, отражаются на структурно-функциональном состоянии кожи и физико-механических свойствах
получаемого сырья (Прасолова Л.А., 1987; Дунаева Е.Б. и др., 2008; Тинаев Н.И., 2013).
Пушные звери клеточного содержания, в отличие от диких сородичей,
постоянно испытывают воздействие на свой организм совокупности
неблагоприятных факторов и прежде всего ограниченной подвижности –
гипокинезии, которая, по современным представлениям, выступает в роли
биомеханического стрессора, приводящего к деструктивным
преобразованиям составляющих кожи (Дурткаринов Е.С., 2004; Калугин
Ю.А., 2013). В доступной отечественной и зарубежной литературе имеются
сведения о микроморфологии кожи и ее производных (Гаева Е.В. и др., 1957;
Абрамов М.Д. и др., 1965; Соколов В.Е., 1973; Браун А.А., 1983; Ноздрин
В.И., 2008). Вместе с тем, многие аспекты, посвященные общим
закономерностям и видоспецифическим признакам строения этой
сложнейшей системы организма, требуют более глубокого изучения. Так,
фрагментарны данные о структурно-функциональных особенностях
приспособительной пластичности кожи у представителей различных
таксономических групп, существенно отличающихся образом жизни,
динамическим стереотипом — пушных зверей семейств Mustelidae, Canidae и
Leporidae. Несомненный интерес представляют сведения, касающиеся
структурно-биомеханической характеристики кожного покрова у животных,
отражающие зрелость кожно-волосяного покрова и имеющие
исключительное значение при товарно-технологической оценке получаемого пушно-мехового сырья. Более того, они могут являться базовыми в расшифровке механизма предрасположенности животных к дерматотропным патологиям различной этиологии и в вопросах совершенствования технологии выращивания ценных в хозяйственном отношении животных.
Исходя из вышеизложенного, цель настоящего исследования — установить общие закономерности и видовые особенности строения кожного покрова у пушных зверей клеточного содержания различных семейств (Mustelidae, Canidae, Leporidae), отличающихся условиями обитания и филогенетически сложившимся динамическим стереотипом, и на основании полученных данных оценить структурно-биомеханические основы его адаптивной пластичности.
Для реализации цели необходимо решение ряда конкретных задач:
-
установить особенности структурной организации кожного покрова у представителей пушных зверей семейства куньих на примере стандартной коричневой норки, ведущей полуводный образ жизни;
-
выявить видоспецифические признаки строения кожи у пушных зверей семейства псовых — серебристо-черной лисицы с поступательной наземной формой локомоции;
-
охарактеризовать структурно-функциональное состояние кожного покрова у представителей зайцевых — кролика породы советская шиншилла, со специфической бегательно-прыжковой формой локомоций;
-
представить сравнительную морфобиомеханическую характеристику кожного покрова у изучаемых животных;
5. на основании морфо-биомеханических корреляций установить критерии адаптивной пластичности кожи как природного полимера.
Научная новизна
На основании анализа установленных сравнительных морфологических и биомеханических показателей кожного покрова у изучаемых пушных зверей внесены дополнения в концепцию о его высокой адаптационной пластичности.
Установлены морфо-биомеханические корреляции, отражающие
характер приспособления кожного покрова к факторам окружающей среды. Показано, что показатели прочности кожи у изучаемых животных связаны со степенью композиционной плотности и ориентационной упорядоченности волокнистых конструкций дермы (норка), в то время как упруго-деформативные характеристики — с количественным представительством (лисица) и распределением (кролик) эластических волокон.
Выявлено, что структурные взаимосвязи в организации кожного покрова как экосистеме определяют уровень его адаптированности к условиям внешней среды, обусловленный видовыми особенностями изучаемых животных.
Теоретическая и практическая значимость исследований
Установлено, что общие закономерности и видовые особенности структурной организации кожного покрова у представителей пушных зверей семейств Mustelidae, Canidae и Leporidae отражают филогенетический механизм адаптации животных к условиям обитания.
Выявленные структурные и функциональные взаимосвязи в
организации кожного покрова у пушных зверей, отличающихся образом жизни, динамическим стереотипом, являются выражением характера и уровня приспособленности организма к экологической обстановке.
Полученные микроморфологические и микроморфометрические
данные являются базой в вопросах совершенствования товарно-технологической обработки получаемого пушно-мехового сырья, а также при научном обосновании факторов риска возникновения и развития нозологических форм дерматотропных патологий.
Методология и методы исследования
Научное обоснование общих закономерностей и видовых особенностей
строения кожного покрова у пушных зверей клеточного содержания
семейств Mustelidae, Canidae, Leporidae и вскрытие структурно-
биомеханических основ его адаптивной пластичности определило
целесообразность использования комплексного методического подхода,
включающего анатомическое препарирование, гистологическое
исследование по классическим методикам, в том числе световую,
поляризационную и сканирующую электронную микроскопию,
микроскопическую морфометрию кожного покрова, а также
биомеханические испытания образцов кожи, стандартизированных по размеру и форме и статистическую обработку полученных цифровых данных.
Положения, выносимые на защиту
-
Общие закономерности и видоспецифические особенности строения кожного покрова у пушных зверей различных семейств как отражение влияния экологической характеристики животных.
-
Морфобиомеханические характеристики кожного покрова в оценке его адаптивной пластичности.
-
Структурные взаимосвязи в организации кожного покрова, как соматической системе, у пушных зверей — представителей семейств Mustelidae, Canidae и Leporidae —показатели уровня его адаптированности к условиям внешней среды.
-
Структурно-биомеханические корреляции кожи как базовые показатели при оценке товарно-технологических свойств получаемого пушно-мехового сырья.
Степень достоверности, апробация и публикация результатов исследований
В основу работы положен анализ результатов комплексных
исследований, выполненных на 80 животных (кролик, норка и лисица
клеточного содержания). Использовали методы анатомического
препарирования, светооптического, электронномикроскопического и
биомеханического исследования. Полученный цифровой материал
подвергали статистической обработке по классическим методикам.
Материалы исследований представлены и апробированы на 3-ей научной конференции молодых ученых ФГБОУ ВПО МГАВМиБ (Москва, 2012), на 4-ой научной конференции молодых ученых ФГБОУ ВПО МГАВМиБ (Москва, 2013), секции молодых ученых Международной учебно-методической и научно-практической конференции «Актуальные проблемы ветеринарной медицины, зоотехнии и биотехнологии», посвященной 95-летию со дня основания ФГБОУ ВПО МГАВМиБ (Москва, 2014), Объединенном XII Конгрессе Международной ассоциации морфологов и VII Всероссийском съезде анатомов, гистологов, эмбриологов (Тюмень, 2014).
По научным разработкам, представленным в данной диссертационной работе, опубликовано 6 научных статей по теме диссертации, из них 4 — в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.
Объем и структура диссертации
Кожный покров млекопитающих и его производные
Морфологии кожного покрова млекопитающих посвящена обширная литература, в которой изложено ее строение на различных уровнях структурной организации. В этих исследованиях внимание авторов в первую очередь привлекает полиморфизм этой уникальной системы, обусловленный её мультифункциональностью, а также изменчивостью и ролью в приспособительной эволюции. Вместе с тем, в условиях одомашнивания млекопитающих и разведения их под влиянием направленного отбора по хозяйственно полезным признакам строение кожного покрова приобретает значение фенотипического маркера, раскрывающего содержание генотипа [12, 17, 35, 63, 84, 90, 99, 135, 136].
Топические особенности кожного покрова определяют его сложную структурную организацию. Связь, с одной стороны, с организмом и, с другой, с окружающей средой, предопределила взаимообьединенность в коже нескольких тканей в систему органов. Это нашло отражение в огромном числе работ, выполненных на коже млекопитающих различных таксономических групп. Со значительной долей вероятности полученные закономерности универсальны, что позволяет использовать их для аналитического обзора современных общих представлений о строении кожи домашних млекопитающих [12, 17, 35, 90, 99, 135, 136].
Кожа, покрывающая всю поверхность тела млекопитающих, переходит в защитные образования оболочек носовой полости, глаз, пищеварительного канала, слухового прохода, половых органов. Она состоит из поверхностного эпителиального слоя — эпидермиса, базальной мембраны, соединительнотканного слоя — дермы, подкожной клетчатки, многочисленных роговых и железистых производных, залегающих в основе кожи, а также мышц, нервов, кровеносных сосудов, волосяного покрова. Все эти структуры находятся в сложных морфофункциональных взаимосвязях и характеризуются видовыми и породными отличиями [12, 63, 84, 90, 99, 135].
Эпидермис
Эпидермис представляет собой многослойный плоский ороговевающий эпителий, в котором на безволосой коже различают следующие слои: базальный (stratum basale) или зачатковый (stratum germinativum), образованный монослоем цилиндрических клеток, непосредственно располагающихся на базальной мембране; шиповатый (stratum spinosum), представленный кубовидными клетками с короткими шиловидными выростами, лежащими в несколько рядов; зернистый (stratum granulosum), который образует от одного до четырех клеточных рядов. Эти три слоя иногда называют мальпигиевым слоем (stratum malpighii). В наружном роговом (stratum corneum) слое эпидермиса поверхностная часть содержит щелевидные полости, что служит основанием в ряде случаев подразделять его на поверхностно лежащие ряды: шелушащиеся или разъединенные (stratum disjunctum) и следующие от них вглубь плотные (stratum corneum) В толстом эпидермисе выделяют еще один слой — блестящий (stratum lucidum), состоящий из нескольких рядов уплощенных клеток, неразличимых светооптически и не воспринимающих гистологические красители [12, 17, 19, 67, 74, 84, 133].
Клеточные слои эпидермиса выражены на различных участках кожи туловища или у разных видов млекопитающих развиты неодинаково. Все слои присутствуют в безволосой коже с толстым эпидермисом (губы, нос, мякиши). В коже с волосом зернистый и блестящий слои могут присутствовать фрагментарно или вообще отсутствовать [17, 19, 67, 74, 84].
Клетки, образующие базальный слой эпидермиса, отличаются вариабельностью по морфологическим и функциональным признакам. Большинство из них (до 80%), представлено кератиноцитами, кроме того, присутствуют меланоциты — клетки, синтезирующие меланин, клетки Лангерганса, являющиеся представителями иммунной системы, и клетки Меркеля — чувствительные рецепторы. В базальном слое эпидермиса млекопитающих на площадь 1 мм2 приходится в среднем 20-30х103 клеток.
Вместе с тем, ультраструктурная организация большинства базальных кератиноцитов отражает их функциональную однородность, направленную на воспроизводство клеток этой популяции, что подтверждается нахождением их в любой фазе митотического цикла. Важно отметить, что число клеток, последовательно проходящих фазы клеточного цикла, значительно превосходит число покоящихся, например, у человека лишь 10% клеток находится в фазе покоя [12, 19, 67, 99].
В кератиноцитах базального слоя начинается синтез растворимого прекератина, предшественника белка кератина. Синтезированные молекулы прекератина объединяются в фибриллы, которые в виде тонких нитей (до 10 нм) или пучков располагаются в цитоплазме [84, 90, 92]. Эти тончайшие структуры могут заполнять перинуклеарную зону. В цитоплазме находятся органеллы, среди которых много митохондрий, небольшое количество гранулярного эндоплазматического ретикулума, обычно небольшой аппарат Гольджи, располагающийся у нижнего полюса ядра, и большое количество тонофиламентов. Плазмалемма кератиноцитов снабжена характерными для эпителиальных клеток десмосомальными комплексами, в их цитоплазме часто присутствуют центриоли, а по периферии клеток — пиноцитозные пузырьки.
Ядро кератиноцитов базальных клеток достаточно крупное и имеет овальную форму. Продольная ось по отношению к базальной мембране ориентирована вертикально. Ядерная мембрана пористая и имеет довольно ровные контуры, но может содержать выпячивания. В ядрах хорошо развита сеть хроматина и содержится одно или два крупных ядрышка [133].
Шиповатый слой. При переходе кератиноцитов из базального слоя в шиповатый они увеличиваются, приобретая полигональную форму. В клетках этого слоя сохраняются те же органеллы, что и в клетках базального слоя, за исключением центриолей и пиноцитозных пузырьков, которые отсутствуют. В кератиноцитах шиповатого слоя возрастает биосинтезирующая активность, что подтверждается увеличением в них прекератина. Часть этого белка расходуется на образование многочисленных десмосом, а часть в виде густой сети тонофиламентов сохраняется в цитоплазме. При этом плазмалемма шиповатых клеток образует многочисленные складки в виде пальцеобразных выростов, напоминающих застежку молнии [10, 29].
В верхних рядах шиповатого слоя клетки начинают уплощаться, при одновременном уменьшении складчатости плазмалеммы, но сохранении отдельных неправильных инвагинаций [84, 90]. В них появляются новые органеллы — сферические пластинчатые тельца — кератиносомы или гранулы Орланда. Они распределяются по всей цитоплазме или концентрируются вокруг ядра, а затем под апикальной плазмалеммой [10, 12, 17].
Происхождение гранул Орланда, полагают, связано с аппаратом Гольджи. Клетки шиповатого слоя характеризуются высокой метаболической активностью, о чем свидетельствует продолжающийся в них синтез прекератина, десмоплакинов и мембранного материала.
Зернистый слой. В нижних слоях зернистого слоя кератиноциты сохраняют все цитоплазматические органеллы, присутствующие в кератиноцитах шиповатого слоя, но здесь появляются гранулы кератогиалина, интенсивно окрашивающиеся гематоксилином и хорошо выявляемые светооптически. Они выглядят в виде гомогенных образований, сильно варьирующих по форме, размеру и числу в зависимости от вида животного. Даже в одной клетке они могут быть разными. Гранулы распределены по всей цитоплазме, иногда встречаются в ядре. Гранулы кератогиалина могут сливаться между собой и образовывать крупные конгломераты (до нескольких микрон). Вокруг гранул нередко видны скопления рибосом и филаментов. Кератогиалиновые гранулы увеличиваются по мере продвижения клеток к поверхности. Бытовавшее ранее мнение о том, что кератогиалиновые гранулы служат признаком деградации эпидермальных клеток, отвергнуто в настоящее время большинством исследователей, поскольку в клетках зернистого слоя сохраняются органеллы и продолжаются активные биосинтезирующие процессы. Кроме того, кератогиалиновые гранулы синтезируются в клетках de novo и состоят из белка, богатого гистидином, названного филаггрином. Считают, что аморфный белок важен для стабилизации кератиновых филаментов в роговом слое. Кроме филаггрина в клетках зернистого слоя синтезируется еще один белок или группа белков — инволюкрин, служащий для построения специфической оболочки кератиноцитов. В поверхностных клетках зернистого слоя органеллы исчезают, но в результате их жизнедеятельности два очень важных белка — филаггрин и инволюкрин сохраняются [46, 56, 92].
Следуют отметить, что клетки блестящего слоя, вследствие наличия большой концентрации белков филаггрина и инволюкрина, селективно не выявляются. По ультраструктурной организации кератиноциты этого слоя не имеют специфических черт, что позволило их объединить с клетками рогового слоя.
Особенности структурной организации общего (кожного) покрова у пушных зверей
Анализ данных литературы показал, что количество исследований, посвященных изучению морфологии общего кожного покрова у пушных зверей, крайне недостаточно. Имеется ряд публикаций, касающихся адаптивных перестроек, возникающих в кожном покрове у многих представителей отряда хищных в связи с наземным образом жизни [15].
В последнее время предметом пристальных исследований является вопрос о тех структурных адаптациях, которые возникают во многих соматических системах организма, в том числе и в кожном покрове при клеточном режиме содержания животных. Доказано, что клеточный режим содержания зверей, радикально отличающийся от природных условий по многим показателям, ослабил морфофизиологическую конституцию зверей, их резистентность, воспроизводительную способность и снизил адаптационный потенциал [15, 22]. Однако, вопросы морфофункциональной адаптации кожного покрова при различных условиях содержания требуют дальнейших уточнений.
Необходимо также отметить, что кожный покров некоторых отечественных представителей отряда хищных, имеющих значение в пушно-меховой промышленности, изучен крайне недостаточно. Большее внимание исследователей привлек волосяной покров диких млекопитающих. Кожа исследована у енотовидной собаки, песца, красной лисицы, соболя, лесной куницы, горностая, колонка, американской норки [22, 23, 32, 64, 69, 87, 93, 137, 152].
Изучены распределение толщины кожи на теле и волосяной покров у многих хищных [71, 95]. Однако все работы, посвященные исследованию кожного покрова у пушных зверей, ограничиваются, в основном, морфометрическими исследованиями основы кожи и волосяного покрова и поэтому не могут претендовать на полноту изысканий. От внимания исследователей ускользнуло изучение клеток и межклеточного вещества дермы с использованием гистохимических и электронно-микроскопических методов исследования, дающих более глубокое представление о морфофункциональном статусе кожного покрова.
Кожные специфические железы описаны также у многих хищных [73]. Как показывает Комарова Л.Г. (1968), толщина кожи у голубых песцов норвежского типа, содержащихся на звероферме, зимой составляет в среднем 900 мкм, а весной в период выпадения волос, она снижается до 720 мкм. Летом к началу роста летнего покрова кожа утолщается до 1218 мкм.
Зимние волосы подразделяются на направляющие, остевые (четырех порядков) или 4-6 порядков и пуховые (двух порядков). Летний волосяной покров отличается наличием только одного порядка пуховых волос.
Несмотря на перспективность изучения пигментации волосяного покрова, в доступной литературе практически отсутствуют сведения, касающиеся особенностей структурной организации кожного покрова у песцов различных цветовых форм и влияние таких показателей как толщина кожевой ткани и закономерности пространственной архитектоники волокнистых конструкций дермы на товарно-технологическую характеристику получаемой продукции, тогда как эти данные, на наш взгляд, имеют исключительно важное значение для практики промышленного звероводства. [4].
По данным доступной литературы кожный покров у красной лисицы характеризуется складчатой наружной поверхностью, тонким эпидермисом, мальпигиев слой содержит 1-2 ряда клеток. В дерме сосочковый слой толще сетчатого. Вязь коллагеновых пучков в сосочковом слое более плотная, чем в сетчатом. В сосочковом слое присутствует довольно много пучков, восходящих к поверхности кожи под различными углами, но в целом в дерме преобладают горизонтальные пучки. Эластические волокна довольно многочисленны в сосочковом слое и в глубоких отделах сетчатого. Волокна залегают преимущественно параллельно поверхности кожи. В глубоких отделах сетчатого слоя можно встретить большие группы жировых клеток. Сальные железы хорошо развиты. Потовые железы встречаются редко. На дорсальной поверхности хвоста, примерно на расстоянии 5-6 см от его основания, располагается так называемая фиалковая железа [153]. На вентральной стороне хвоста, напротив фиалковой железы, располагается подхвостовая железа. Имеется парный анальный железистый мешок. Секреторная активность желез наиболее высока в марте-апреле, она снижается в августе-сентябре и далее во все остальные месяцы [113, 114, 123].
В течение года структура кожного покрова красной лисицы подвергается изменениям, цикл которых можно разделить на три периода [123]. Первый период — с конца ноября по февраль — относительного покоя. Второй — с марта по июнь — линька, третий — с августа по ноябрь — полное выпадение старых волос и отрастание новых.
Волосяной покров красных лисиц подвержен сильной географической изменчивости. Караганки характеризуются низким и редким, сравнительно с другими лисицами, мехом [113, 114]. У камчатской лисицы волосы более длинные, чем у туркменской. На 1 см2 поверхности кожи спины лисицы насчитывается 12807 волос, на загривке 9760, на брюхе — 6553. Таким образом, для кожного покрова представителей семейства псовых (Canidae) характерно несколько общих черт. Граница между сосочковым и сетчатым слоями дермы проходит на уровне волосяных луковиц. Подобный морфологический ориентир, на наш взгляд, может служить лишь условной границей. Более точная дифференцировка слоев может быть основана лишь на анализе особенностей архитектоники волокнистых конструкций дермы. Сальные железы одно-, двух- или трехдольчатые. Потовые железы трубчатые, слабоизвитые. Остевые волосы с гранной или без нее [52]. При том большом интересе, который проявляют к разведению серебристо-черных лисиц в условиях промышленной технологии содержания, изучению кожного покрова этого ценного пушного зверя уделено недостаточно внимания. Известны лишь единичные работы, посвященные морфологии кожи серебристо-черных лисиц клеточного режима содержания [114]. Весьма характерно, что исследования касаются морфогенеза кожи у клеточных лисиц и в то же время описаны особенности структурной организации этой системы по сравнению с дикими аналогами.
Анализ литературы показал, что сведения по анатомии кожного покрова соболя носят фрагментарный характер. Важно подчеркнуть, что в доступной литературе отсутствуют сведения о биомеханических свойствах кожного покрова соболя, хотя эти данные нам представляются крайне ценными.
На загривке соболя наружная поверхность кожи неровная. На груди кожа толще, чем на загривке, а толщина эпидермиса и рогового слоя имеет аналогичные особенности. Мальпигиев слой содержит 1-2 ряда клеток. Роговой слой довольно плотный. В дерме сетчатый слой тоньше сосочкового. Граница между ними проходит на уровне нижних отделов потовых желез. Вязь коллагеновых пучков преимущественно горизонтальная, в дерме довольно плотная. Эластические волокна немногочисленны. Они имеются в верхних частях сосочкового слоя и в глубоких отделах сетчатого, где образуют рыхлое сплетение. Сальные железы одно- или двудольчатые. Потовые железы с трубчатыми, но короткими, слабо извитыми секреторными отделами диаметром 20-28 мкм. Выводной проток открывается в волосяную воронку. В коже подошв лап располагаются крупные клубки эккриновых потовых желез [8, 87, 94].
Волосы у соболя подразделяются на четыре категории: направляющие, остевые, промежуточные и пуховые.
В зимнее время длина волос сильно возрастает, а толщина практически не изменяется [87]. Волосы в коже растут пучками; три пучка образуют группу. В каждом пучке имеется 6-7 пуховых волос и, кроме того, в среднем пучке направляющий или остевой волос первого порядка, а в боковых пучках – по одному остевому второго-четвертого порядков [155]. На 1 см2 поверхности кожи крестца в зимнее время у баргузинского соболя, насчитывается 353 направляющих и остевых волос и 19635 пуховых [110].
Немногочисленные работы касаются изучения кожного покрова норки. Наиболее существенным вкладом в изучение данного вопроса внесло монографическое исследование Соколова В.Е. (1973, 1997). Как показывает автор, толщина кожного покрова на теле американской норки в зимнее время однообразна [55, 58, 110]. Наиболее толстая кожа располагается на крестце (0,4-0,5 мм), между лопатками и на шее.
Сравнительная микроморфологическая характеристика кожного покрова исследуемых животных
В результате проведенных исследований выявлено, что кожный покров исследуемых животных имеет общие закономерности строения, подразделяясь на три структурные зоны: эпидермис, дерму и подкожную жировую клетчатку. Вместе с тем, представительство структурных зон и их соотношение в общем покрове у изучаемых нами пушных зверей достоверно отличаются и зависят от их видовой принадлежности (рисунки 2, 3, 4).
Вместе с тем, нами установлено, что видовая принадлежность животных определяет особенности морфологической организации кожи, в частности, различную выраженность рельефа эпидермиса. Так, у норки, для которой в условиях естественного биоценоза характерен полуводный образ жизни, обнаружена ярко выраженная складчатость эпидермиса, тогда как у кролика, представителя семейства Leporidae, эпидермальные гребни сглажены. В кожном покрове лисицы, по сравнению с норкой и кроликом, отмечена неравномерная складчатость эпидермиса, выражающаяся вариабельностью высоты гребней (рисунки 5, 6, 7).
При сравнительном анализе кожного покрова у исследуемых животных по показателю общей толщины установлено, что максимального значения он достигает у лисицы (2501,63+9,38 мкм), минимального — у кролика (832,62+2,70 мкм), промежуточное положение по толщине кожи занимает норка (1223,72+2,80 мкм) (таблица 6, рисунок 8).
При четкой зональной дифференциации эпидермиса у всех исследуемых животных, у норки и кролика мальпигиев слой в 100% случаев представлен 2-3 рядами клеток, в то время как у лисицы только двумя рядами. Роговой слой у всех представителей оформлен многочисленными уплощенными ороговевшими клетками — корнеоцитами, с плотной композицией в нижних пластах и четко отделяющихся друг от друга в вышерасположенных зонах (рисунок 9).
При определении морфометрических показателей толщины эпидермиса нами было обнаружено, что она максимальная у лисицы, минимальна у кролика и имеет среднюю величину у норки (таблица 7, рисунок 10).
Известно, что основной объем кожи у исследуемых нами животных занимает дерма, составляющая в среднем 97,0-98,5% от общей его толщины [63, 90, 99]. Границей между дермой и эпидермисом служит базальная мембрана, где основа кожи переходит без видимых границ в эпидермис (рисунки 11, 12, 13).
Светооптически участок дермо-эпидермального контакта характеризуется извилистым рельефом. Известна роль базальной мембраны в реализации трофических и барьерных функций кожи [68].
При определении толщины дермы установлено, что лидером по данному показателю является лисица, минимальные значения отмечены у кролика, тогда как представитель семейства Mustelidae — норка занимает промежуточное положение (таблица 8).
При определении процентного представительства дермы в структуре кожного покрова максимальные значения выявлены у кролика, у лисицы и норки эти показатели не имели достоверных отличий (рисунок 14). Результаты изучения соотношения толщины слоев дермы в кожном покрове сравниваемых групп животных отражены в таблице 9.
Полученные микроморфометрические показатели по представительству слоев дермы, свидетельствуют, что у норки и лисицы сосочковый (трофический) слой превалирует над сетчатым (механическим), тогда как у кролика выявлена обратная картина. Это позволяет, на наш взгляд, высказать предположение о том, что трофические потенции кожи у кролика уступают таковым у других исследуемых нами животных. Этот факт может выступать также в качестве морфофункциональной предпосылки риска возникновения и развития у данного вида дерматотропных патологий, вследствие истончения сосочкового слоя, реализующего, как известно трофические функции кожи [63].
Обращает на себя внимание, что зональная дифференциация дермы на сосочковый и сетчатый слои у норки и лисицы весьма затруднительна и требует, по нашему мнению, более подробного изучения особенностей структурной организации волокнистых конструкций, вместе с тем, у кролика граница между слоями дермы четко выражена. Установлено, что в поверхностных слоях дермы у исследуемых животных тонкие пучки коллагеновых волокон образуют систему анастомозов, и не имеют выраженной упорядоченной пространственной архитектоники. Вместе с тем, в более глубоких пластах коллагеновые конструкции утолщаются и приобретают однонаправленную тангенциальную ориентацию, как правило, параллельную поверхности кожи.
У исследуемых животных коллагеновые волокна характеризуются извилистостью хода и упакованы в пучки с достаточно высокой плотностью композиции и преимущественно горизонтально-волнистым типом вязи (рисунки 15, 16, 17).
Вместе с тем, архитектоника и плотность расположения пучков коллагеновых волокон дермы, определяющая тип вязи, у изучаемых животных имеет видоспецифические особенности, обусловленные, по нашему мнению, их эколого-морфологической характеристикой. Так, у кролика между пучками коллагеновых волокон в аморфном межклеточном веществе обнаружены связующие тонковолоконные коммуникации. Нельзя исключить, что подобного рода конструктивная особенность направлена на обеспечение компенсации физико-механических характеристик кожного покрова. [54, 134].
У норки пучки коллагеновых волокон характеризуются высокой композиционной плотностью, при одновременной волнистости хода, что может обеспечивать резерв длины при натяжении в условиях физиологического нагружения. Лисица по архитектонике и плотности волокнистых конструкций дермы занимает промежуточное положение, уступая представителям семейства Mustelidae, но в то же время, превосходя кролика.
Важно отметить, что по количеству фибробластов в стандартном поле зрения (при увеличении в 400 раз) в сосочковом слое дермы достоверно (p0,05) лидирует норка (11,5±0,5), а в сетчатом слое — лисица (10,5±1,5) кролик по этим признакам уступает остальным исследуемым нами животным (в сосочковом — 7,5±1,5; в сетчатом 6,5±1,5), что позволяет судить о более активных процессах фибриллогенеза и самосборки коллагена у представителей семейства Mustelidae, по сравнению с другими исследуемым животными
Биомеханическая характеристика кожного покрова исследуемых таксономических групп
Установлено, что у представителей всех сравниваемых групп, аналогично другим видам животных, общий (кожный) покров является системой, четко реагирующей на воздействия факторов внешней среды структурными преобразованиями.
С целью вскрытия механизма морфо функциональных перестроек кожного покрова и выявления корреляций между установленными его структурными особенностями и физико-механическими характеристиками нами проведены биомеханические исследования (таблица 18).
Так, максимального значения показатель относительного удлинения достигает у кролика, тогда как у норки таковой минимален, лисица занимает промежуточное положение по данному параметру (рисунок 30).
Относительное удлинение кожи при растяжении, по нашему мнению, обусловлено количественным представительством в дерме эластических волокон, что подтверждается проведенными нами гистологическими исследованиями.
Так, эластические волокна преобладают у зайцевых и псовых, по сравнению с норкой, однако исключительно важное влияние на упруго-деформативные параметры кожи оказывает их пространственная ориентация: наличие свободно-ориентированных форм, не связанных с волосяными фолликулами, обуславливает возрастание у кролика и лисицы, по сравнению с норкой показателя относительного удлинения кожи (рисунок 31).
Вместе с тем, норка превосходит лисицу по прочностным параметрам кожного покрова, кролик достоверно (p0,05) уступает по прочности образцов кожи представителям других изучаемых семейств. Прочностные характеристики кожи, в соответствии с результатами наших исследований, коррелируют со степенью плотности волокнистых конструкций дермы (таблица 19, рисунок 32).
Анализ упруго-деформативных характеристик кожи, определяющих, как известно, её биомеханическое совершенство, показал, что максимальный модуль упругости образцов кожного покрова был отмечен у представителя семейства куньих — норки, тогда как минимального значения он достигал у лисицы. Кролик по данному признаку занимал промежуточное положение (рисунок 33, таблица 20).
Прочностные и упруго-деформативные свойства связаны также с особенностями позиционно-специфического распределения макромолекул межклеточного вещества. Повышение плотности упаковки коллагеновых волокон дермы, оцененное по увеличению их рефракции у куньих (норка), по сравнению с зайцевыми и псовыми, приводит к возрастанию у них прочностных характеристик. Кроме того, эти данные согласуются с результатами поляризационной микроскопии, согласно которым у куньих отмечена высокая степень упорядоченности коллагеновых структур, тогда как кролик, характеризовался достоверным снижением этого показателя (рисунок 34, таблица 21).
В результате настоящего исследования установлены как общие закономерности, так и видовые особенности структурного оформления общего покрова у пушных зверей трех семейств — Leporidae, Mustelidae и Canidae, которые отличаются друг от друга ареалом распространения, образом жизни и механизмом статолокомоторного акта.
Выявлены структурно-биомеханические корреляции кожи, как природного биополимера у изучаемых животных определяющие характер её приспособительной перестройки.
Следует отметить, что в процессе первичной обработки пушно-мехового сырья имеет место уменьшение его прочностных и упруго-деформативных показателей при возрастании параметров относительного удлинения. Подобные изменения можно связать с нарушением интимных связей между коллагеновыми волокнами и «редукцией» дополнительных коммуникаций между ними, происходящих в процессе обработки, несмотря на повышение плотности коллагеновых структур в процессе дубления кожи. В кожном покрове у кролика нами выявлена видоспецифическая структура — подкожная пластина, состоящая из двух соединительно-тканных слоев, с находящимся между ними слоем поперечно-исчерченной мышечной ткани. Её наличие и степень развития следует учитывать при первичной обработке получаемого сырья.
По результатам проведенных исследований, можно заключить, что генетически детерминированная программа морфогенеза животных определяет не только ряд видоспецифических признаков морфологической организации общего покрова, но и их корреляционные взаимоотношения с биомеханическими характеристиками кожи, лежащими в основе его высокой адаптивной пластичности, накладывающей отпечаток на товарно технологические показатели пушно-мехового сырья.