Введение к работе
1.1. Актуальность темы. Практическое животноводство активно вмешивается в сформировавшийся организм, сложившийся и тщательно подогнанный эволюцией, проверенный отбором и селекцией многих поколений. Знание закономерностей и взаимосвязей многообразных явлений в организме, обеспечивающих выполнение сложных функций, составляет единое целое в морфофункциональном отношении и является научной базой для разработки наиболее совершенных способов содержания, разведения, выращивания животных для создания здоровых высокопродуктивных стад в сельскохозяйственном секторе экономики страны (Кальницкий, 2008; Дудин, Гадай, Павлова, 2009). Интенсификация животноводства требует глубоких знаний по биологии развития организма (Корочкин, 2001; Эрнст, 2001; Смирнов, 2003; Тельцов, Шашанов, 2003; Забалуев, 2008).
Всестороннее изучение и раскрытие закономерностей развития органов пищеварения сельскохозяйственных животных в онтогенезе является биологической основой для разработки полноценного кормления, содержания и получения максимальной продуктивности (Тельцов, Романова, Музыка, 2009). Органы пищеварения являются одним из связывающих звеньев между организмом и окружающей средой. В связи с непрерывно протекающими явлениями ассимиляции и диссимиляции, они представляют собой чрезвычайно подвижную систему. Известно, что от состояния желудочно-кишечного тракта в немалой степени зависит жизнеспособность животных, а у домашних – и показатели продуктивности (Эрнст, 2001). В частности, тонкий отдел кишечника, обладая различными функциями (секреторной, ферментативной, моторно-эвакуационной, всасывательной, эндокринной и иммунной) оказывает влияние на функцию всего организма. Морфофункциональные особенности этого отдела кишечника находится в прямой зависимости от содержания и кормления животных (Лапшин, 2000). Изменения функциональных особенностей желудочно-кишечного тракта в течение жизни неразрывно взаимосвязаны с постнатальным морфогенезом его структур, в первую очередь на клеточном и тканевом уровнях. Большой вклад в изучение вопросов, связанных с постнатальным становлением системы органов пищеварения сельскохозяйственных животных внесли: П. А. Ильин (1972); Л. В. Давлетова (1975), А. А. Алиев (1981), Л. П. Тельцов (1984 – 2009), П. К. Климов (1986), Н. М. Алтухов (1986-1996), А. И. Кузнецов (1996), В. И. Максимов (1999), П. П. Потехин и И. Л. Соловьева (1999) и др. На незрелость структур и имунной системы кишечника новорожденных животных указывают в своих работах Ю. И. Зимин (1983), И. Н. Никитченко, С. И. Плященко и А. С. Зенков (1988), В. В. Снитинский (1990), В. И. Степанов (1999), Е. Л. Горбунов (2002), А. И. Тариченко (2003) и др. Проблемы адаптации органов пищеварения к физико-химическим свойствам пищи приобретают особую актуальность и характеризуются все возрастающим интересом со стороны исследователей как биологического, так и медицинского профилей (Сапин, Никитюк, 1993; Молдавская, 2004-2008; Wayhs et. аl, 2004; Marcul Natali et al., 2005; Быков, Исаева, 2006; Сыч, 2005, 2007). Поэтому комплексное и детальное изучение органов пищеварения и в частности тонкого отдела на органном, тканевом и клеточном уровнях в онтогенезе является необходимым. Немногие исследования посвящены изучению динамики развития кишечной стенки и ее эпителиальной ткани крупного рогатого скота разных пород в пре – и постнатальном онтогенезе (Тельцов, 1984; Антошина, 1996; Кудаков, 1998; Столяров, 2001; Степанов, 2004). Исследований развития стенки тонкой кишки и ее эпителиальной ткани крупного рогатого скота черно-пестрой породы по этапам развития в онтогенезе не проводились.
1.2. Цель и задачи исследования. Целью работы является изучение закономерностей морфофункционального развития и возрастных особенностей стенки тонкой кишки, ее эпителиальной ткани от 20-суточного возраста эмбриона до 18-мес. возраста крупного рогатого скота черно-пестрой породы.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
1. Проследить закономерности развития стенки тонкой кишки и сравнительную возрастную архитектонику по этапам развития у зародышей, плодов, телят и взрослых животных крупного рогатого скота черно-пестрой породы от 20-суточного возраста зародыша до формирования половой зрелости.
2. Цито–, гистологическими, цитохимическими, электронномикроскопическими, люминесцентномикроскопическими, биометрическими и другими методами исследования изучить возрастные особенности развития эпителиальной ткани и ее клеточных дифферонов по этапам развития.
3. Цито- и гистохимическими методами исследования изучить возрастную динамику и локализацию нуклеиновых кислот, нуклеопротеидов, белковых групп, аминокислот и углеводных компонентов в клетках эпителиальной ткани стенки тонкой кишки (двенадцатиперстной, тощей, подвздошной) крупного рогатого скота по этапам развития организма.
Работа является самостоятельным разделом комплексной темы кафедры морфологии и физиологии животных Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева «Механизмы и закономерности индивидуального развития организмов (в норме и при патологии)» (№ госрегистрации 01200704777), рекомендованной РАН (Поиск, № 35/745 от 29 августа 2003 г.) № 5.18 «Механизмы и закономерности индивидуального развития организмов».
В работе были использованы следующие методические подходы:
1. Исследования проведены по этапам развития во внутриутробном периоде и в периоде постнатального развития (см. табл. 1);
2. Исследование проведено комплексно на разных уровнях организации (органном, тканевом, клеточном);
3. Развитие эпителиальной ткани изучено по всем составляющим компонентам гистогенеза, предложенным А.Г. Кнорре (1971), с уточнением и дополнением Л.П. Тельцова (1984, 1977);
Табл. 1 - Периодизация развития крупного рогатого скота в онтогенезе
(Тельцов, Романова, Кудаков, 2003)
2. Постнаталь-ный период (от рождения до формирования половой зрелости)
3. Период зрелости (от завершенного полового созревания до смерти)
4. Гистохимическими методами исследования изучены локализация и возрастная динамика активности нуклеиновых кислот, нуклеопротеидов, белков (основных, кислых, гистоновых), белковых групп (сульфгидрильных, дисульфидных, аминных, карбоксильных) и некоторых аминокислот (аргинин, тирозин, триптофан) и углеводных компонентов во всех клеточных дифферонах эпителиальной ткани тонкой кишки в онтогенезе;
5. Проведены цитометрические измерения площади ядра и цитоплазмы клеточных дифферонов эпителия слизистой оболочки тонкой кишки, даны сведения по цитоплазменно-ядерному отношению энтероцитов по этапам развития и по динамике митотического индекса (МИ) и индекса апоптоза (ИА) энтероцитов в онтогенезе.
1.3. Научная новизна. Представлена возрастная архитектоника развития стенки тонкой кишки и ее структур у крупного рогатого скота черно-пестрой породы как показатели нормы по этапам развития в онтогенезе.
Определены периоды и этапы закладки, формирования, дифференциации и развития эпителиальной ткани тонкой кишки в онтогенезе.
Получены новые данные по возрастной динамике роста ядра, цитоплазмы и цитоплазменно-ядерных отношений клеточных дифферонов кишечного эпителия, а также прослежена динамика митотической активности и индекса апоптоза энтероцитов разных участков ворсинок и крипт тонкого кишечника по этапам развития организма.
Установлена специфичность возрастной динамики и локализации нуклеиновых кислот, нуклеопротеидов, белков, белковых групп и полисахаридов в клетках эпителиальной ткани стенки тонкой кишки на различных этапах развития организма.
Работа впервые открывает проблему изучения этапности развития и критических фаз эпителиальной ткани и кишечной стенки тонкой кишки в онтогенезе.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Возрастная архитектоника и специфичность строения кишечной стенки и ее структур двенадцатиперстной, тощей и подвздошной кишок крупного рогатого скота черно-пестрой породы по этапам развития организма.
2. Специфичность закладки, дифференциации и развития эпителиальной ткани и ее клеточных дифферонов по этапам развития.
3. Локализация и динамика содержания нуклеиновых кислот, нуклеопротеидов, белков и полисахаридов в клеточных дифферонах эпителиальной ткани по этапам развития.
4. Периодизация, этапность, критические фазы развития эпителиальной ткани и стенки органа в онтогенезе.
1.4. Научно-практическая значимость работы. Полученные данные расширяют имеющиеся в настоящее время сведения: о возрастных особенностях и закономерностях развития кишечной стенки тонкой кишки и ее структур у крупного рогатого скота черно-пестрой породы; о возрастной динамике закладки, формирования и дифференциации эпителиальной ткани стенки тонкой кишки и ее клеточных дифферонов; локализации нуклеиновых кислот, нуклеопротеидов, белковых и углеводных компонентов в клетках эпителиальной ткани стенки тонкой кишки на разных этапах развития. Полученные новые данные об особенностях морфогенеза стенки тонкой кишки и ее эпителиальной ткани представляют интерес для теоретических и прикладных разделов морфологии животных, биологии развития и практического животноводства.
1.5. Реализация результатов исследования. Материалы исследования используются в научных и учебных целях на кафедрах анатомии, гистологии, эмбриологии, физиологии и патологии: Мордовского, Брянского, Хакасского государственных университетов; Московской, Санкт-Петербургской, Казанской академий ветеринарной медицины; Барнаульского, Воронежского, Краснодарского, Омского, Оренбургского, Ставропольского, Саратовского аграрных университетов; Брянской, Бурятской, Ивановской, Костромской, Нижегородской, Самарской, Чувашской, Ульяновской сельскохозяйственных академий.
1.6. Апробация работы. Материалы диссертации доложены на: научной конференции «Возрастная, видовая и адаптационная морфология» (Улан-Удэ, 1992); XI съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Смоленск, 1992); Всероссийской научно-производственной конференции «Гигиена, ветсанитария и экология животноводства» (Чебоксары, 1994); Ш съезде анатомов, гистологов, эмбриологов РФ (Тюмень, 1994); I съезде ветеринарных врачей Республики Татарстан (Казань, 1995); научно-производственной конференции, посвященной памяти профессора А.А. Клишова (Санкт-Петербург, 1995); III конгрессе Международной ассоциации морфологов (Санкт-Петербург, 1996); Международном координационном совещании (Воронеж, 1997); Международной научной конференции, посвященной 70-летию образования зооинженерного факультета (Казань, 1997); Международной научной конференции, посвященной 40-летию института ветеринарной медицины БГАУ (Барнаул, 2002); Всероссийской научно-производственной конференции (Ульяновск, 2003); Международной конференции, посвященной 60-летию факультета ветеринарной медицины Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии (Ульяновск, 2003, 2009, 2010); Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 50-летию аграрного образования в Удмурдской Республике «Эффективность адаптивных технологий в животноводстве» (Ижевск, 2004); IХ научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов Мордовского государственного университета (Саранск, 2004); Всероссийской научно-практической конференции «Роль науки в развитии АПК» (Пенза, 2005); Международной научно-практической конференции «Достижения зоотехнической науки и практики – основы развития производства продукции животноводства» (Волгоград, 2005); IV Международной конференции, посвященной 100-летию академика РАСХН Н.А. Шманенкова «Актуальные проблемы в животноводстве» (Боровск, 2006); Международной научно-производственной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора И.А. Спирюхова (Пенза, 2007); ежегодных Огаревских чтениях: Естественные науки (Саранск, 1993–2009); ежегодных Республиканских научно-практических конференциях, посвященных памяти профессора С.А. Лапшина «Ресурсосберегающие экологически безопасные технологии получения сельскохозяйственной продукции» (Саранск, 2005–2010); Всероссийской научно-практической конференции «Достижения ветеринарной науки и практики» (Киров, 2008); Международной научно-практической конференции «Роль биологии и ветеринарной медицины в реализации национального проекта «Развитие АПК» (Оренбург, 2008); Международной научно-практической конференции «Достижения современной ветеринарной науки и практики в области охраны здоровья животных» (Краснодар, 2009); VI Всероссийском съезде АГЭ (Саратов, 2009); Х Конгрессе Международной ассоциации морфологов (Ярославль, 2010).
1.7. Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 55 научных работах, в т.ч. в монографии: Тельцов Л.П., Романова Т.А., Музыка И.Г. «Развитие кишечной стенки тонкой кишки и ее эпителиальной ткани в онтогенезе» (2009) и 14 журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК. Частично материалы диссертационной работы использованы в монографиях: Тельцов Л.П., Ильин П.А., Столяров В.А. «Функциональная морфология тонкой кишки в эмбриогенезе» (1993); Тельцов Л.П., Здоровинин В.А., Красовитова О.В. «Функциональная морфология толстой кишки в эмбриогенезе» (2001).
1.8. Структура и объем диссертации. Работа изложена на 389 страницах компьютерного набора и включает введение, обзор литературы, материал и методы исследования, собственные исследования, обсуждение полученных результатов, выводы, практические предложения и список литературы, иллюстрирована 70 рисунками и 56 таблицами. Список использованных источников включает 356 источников, в т.ч. 49 иностранных.
