НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Никифоренко Ольга Олександрівна

УДК 636.47(611-018.46+611-18.4)

Закономірності морфогенезу кровотворних компонентів скелета поросят неонатального і молочного періодів

16.00.02 – патологія, онкологія і морфологія тварин

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата ветеринарних наук

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

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.

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.

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

Осередки окостеніння | Вік, доба

1 | 3 | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 60

Основний (тіла), % | 12,8±0,98 | 15,45±1,18 | 17,16±1,10 | 20,56±1,12 | 26,30±1,15* | 24,57±1,25 | 25,54±1,18 | 27,8±1,13

Додаткові:

дуги, % | 58,43±1,10 | 53,41±1,17* | 57,31±1,17 | 51,85±1,26 | 54,02±1,35 | 52,24±1,07 | 56,88±1,19* | 54,55±0,94

голівки та ямки, % | - | - | - | - | - | - | 7,53±0,94 | 7,71±1,06

Загальна відносна площа осередків окостеніння % | 71,23±1,21 | 68,86±2,44 | 74,47±1,12 | 72,41±3,01 | 80,32±1,12 | 76,81±1,52 | 89,95±1,13 | 90,06±1,56

Абсолютна маса, г | 1,68±0,15 | 2,46±0,18* | 2,72±0,15 | 3,30±0,21 | 4,51±0,25 | 5,20±0,34 | 8,32±0,36** | 23,03±1,26***

Відносна маса, % | 0,16±0,01 | 0,16±0,01 | 0,14±0,01 | 0,13±0,01 | 0,12±0,01 | 0,11±0,01 | 0,10±0,01 | 0,11±0,01

Щільність, г/см3 | 1,060±0,006 | 1,077±0,005 | 1,079±0,006 | 1,084±0,004 | 1,096±0,005 | 1,111±0,004 | 1,126±0,005 | 1,144±0,004*

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

Осередки окостеніння | Вік, доба

1 | 3 | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 60

Основний (діафізарний), % | 52,38±1,28 | 51,83±1,16 | 51,32±1,49 | 60,28±1,01 | 52,67±1,29 | 42,64±1,23 ** | 30,66±1,09 ** | 64,59±1,67 ***

Додаткові:

епіфізарний (проксимальний),% | 3,52±0,44 | 3,79±0,49 | 4,13±0,45 | 3,15±0,21 | 4,03±0,26 | 14,99±0,59 *** | 8,86±0,31 ** | 11,93±1,07

епіфізарний (дистальний),% | 4,54±0,77 | 5,31±0,61 | 6,52± 0,19 | 5,27±0,55 | 6,35±0,33 | 7,42±0,64 | 8,57±0,6 | 8,62±0,29

апофізарний великого м’язового горба, % | 2,42±0,37 | 2,56±0,31 | 1,72±0,39 | 3,19±0,38 | 2,48±0,39 | 4,66±0,53 * | 9,63± 0,49 | 8,57±0,51

апофізарний (латерального надвиростка), % | - | - | - | - | - | - | 1,19±0,14 | 3,46±0,33 **

Загальна відносна площа додаткових осередків окостеніння, % | 10,48±1,58 | 11,66±1,41 | 12,37±1,03 | 11,61±1,14 | 12,86±0,98 | 27,07±1,76 | 28,25±1,54 | 32,58±1,39

Загальна відносна площа осередків окостеніння, % | 62,86±1,65 | 63,49±2,14 | 63,69±1,16 | 71,89±2,09 | 65,53±1,18 | 69,71±1,68 | 58,91±1,94 | 97,17±1,07

Абсолютна маса, г | 6,63±0,28 | 6,87±0,22 | 7,54±0,19 | 9,09±0,32* | 10,78±0,28* | 15,41±0,23 *** | 22,12±0,89 *** | 46,71±0,27 ***

Відносна маса, % | 0,63±0,03 | 0,44±0,01 | 0,40±0,01 | 0,35±0,02 | 0,29±0,02 | 0,32±0,01 | 0,27±0,01 | 0,21±0,01

Щільність, г/см3 | 1,175±0,008 | 1,181±0,006 | 1,189±0,006 | 1,195±0,006 | 1,202±0,005 | 1,216±0,004 | 1,233±0,004* | 1,246±0,005

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 до зростання (рис.1).

.

Рис. 1. Динаміка відносної площі тканинних компонентів осередків окостеніння в 3-му сегменті груднини поросят.

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.

Осередок

окостеніння | Тканинні

компоненти | Вік, доба

1 | 3 | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 60

Діафізарний | кістковий мозок | 43,71±3,54 | 47,39±2,00 | 53,35±1,55 * | 52,46±1,08 | 51,76±1,21 | 50,69±1,86 | 59,43±3,44 ** | 75,21±1,49 **

кісткова тканина | 25,45±2,27 | 27,69±1,39 | 28,25±1,46 | 32,27±1,21 | 34,82±2,35 | 34,34±1,56 | 29,44±1,66 | 17,86±1,27

хрящова тканина | 28,16±2,51 | 23,03±1,72 | 16,33±1,10 * | 14,15±1,59 | 12,00±1,11 | 11,42±1,04 | 8,66±0,76 | 5,63±0,44

інші структурні компоненти1 | 2,68±0,23 | 1,90±0,53 | 2,45±0,77 | 1,12±0,19 | 1,42±0,23 | 3,56±1,44 * | 2,48±0,87 | 1,30±0,98

Епіфізарний (проксимальний епіфіз) | кістковий мозок | 32,83±1,62 | 29,07±1,16 | 28,80±1,33 | 31,37±1,52 | 38,59±1,22 * | 47,96±1,56 * | 58,90±2,44 * | 70,53±2,56 **

кісткова тканина | 10,22±1,41 | 12,26±1,02 | 14,22±1,15 | 18,25±1,47 | 21,69±1,37 | 26,38±1,85 | 18,33±1,22 | 11,49±1,55

хрящова тканина | 54,62±2,36 | 57,23±1,69 | 53,44±1,52 | 46,32±1,58 * | 35,29±1,55 * | 23,59±1,58 * | 19,68±1,69 | 15,09±1,09

інші структурні компоненти1 | 2,33±0,12 | 1,44±0,23 | 3,54±0,12 | 4,06±0,23 | 4,43±0,18 | 2,07±0,21 | 3,09±0,26 | 2,89±0,12

Апофізарний (великого вертлюга) | кістковий мозок | - | 25,33±1,27 | 19,49±1,32 | 22,55±1,23 | 19,31±1,02 | 23,17±1,43 | 38,38±1,67 | 52,91±1,75

кісткова тканина | - | 9,44±0,69 | 11,36±1,17 | 13,58±1,09 | 22,15±1,13 | 28,59±1,46 | 21,39±1,45 | 29,38±1,22

хрящова тканина | - | 62,21±2,03 | 64,59±2,62 | 61,28±1,69 | 56,98±1,56 | 44,79±1,81 * | 36,14±1,42 * | 19,68±1,28 **

інші структурні компоненти1 | - | 3,02±0,13 | 4,56±0,29 | 2,59±0,36 | 1,56±0,16 | 3,45±0,21 | 4,09±0,35 | 3,85±0,21

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 (табл. 4).

Таблиця 4

Динаміка відносної площі клітинних компонентів кісткового мозку в основному та додаткових осередках окостеніння плеснової кістки поросят, %

Осередок окостеніння | Клітини | Вік, доба

1 | 3 | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 60

Діафізарний (зона

первинної губчастої

кісткової речовини) | остеогенні | 78,67±2,19 | 74,90±1,47 | 81,99±1,19* | 76,34±2,63 | 74,00±1,17 | 56,33±2,38 ** | 52,99±1,43 | 15,40±1,32 **

кровотворні | - | - | - | - | - | 4,07±0,75 | 8,03±0,42 | 49,19±1,40

жирові | - | - | - | - | - | - | 12,82±0,70 *** | 21,56±1,31 *

стромальні | 21,33±2,19 | 25,10±1,25 | 18,01±1,19 | 23,66±2,63 | 26,00±1,17 | 36,98±1,01** | 26,17±1,19* | 13,84±1,59

Діафізарний (зона вторинної губчастої кісткової речовини | проксимальна та дистальна ділянки | остеогенні | 24,32±1,77 | 24,48±1,14 | 14,46±0,94* | 16,65±1,03 | 15,50±0,99 | 18,41±1,44 | 14,71±1,65 | 10,52±0,58

кровотворні | 60,60±1,88 | 80,67±1,14 ** | 72,77±1,27* | 66,57±1,52 | 60,88±1,86* | 52,66±1,06 * | 48,91±1,27 | 27,41±1,93 **

жирові | - | - | - | - | - | - | 22,91±1,13** | 46,47±1,29 ***

стромальні | 15,08±0,75 | 15,66±1,82 | 12,77±0,74 | 16,78±0,63 | 23,62±1,13** | 28,92±1,15 * | 13,48±0,40** | 15,60±1,62

середня ділянка | остеогенні | 7,45±0,34 | 7,96±0,32 | 9,86±0,43 | 5,20±0,69 | 7,87±0,98 | - | - | -

кровотворні | 64,04±2,00 | 76,93±1,04* | 77,08±2,32 | 82,62±1,23 | 84,46±1,41 | 76,82±1,78 ** | 58,55±1,99 | 6,25±0,81 ***

жирові | 0,00 | 0,73±0,23 | 1,97±0,17 ** | 4,10±0,67 | 5,45±0,65* | 22,67±0,95 *** | 25,14±2,26 | 73,9±1,64 **

стромальні | 28,51±2,21 | 14,39±0,88* | 11,09±1,73 | 8,08±0,60 | 2,22±0,12 * | 15,02±1,01 ** | 16,31±1,13 | 19,85±1,34

Епіфізарний (дистальний епіфіз) | зона первинної губчастої кісткової речовини | остеогенні | 53,14±1,60 | 54,60±2,57 | 76,88±1,04** | 67,51±2,69 | 71,49±1,78 | 45,02±2,98 ** | 60,87±1,72 ** | 40,03±1,66 ***

кровотворні | - | - | - | - | - | 3,67±0,64** | 10,61±1,24 * | 23,44±1,40**

жирові | - | - | - | - | - | - | 7,90±0,92** | 16,62±0,53**

стромальні1 | 46,86±1,60 | 45,40±1,56 | 23,12±1,04 ** | 32,49±2,69 * | 28,51±1,78 | 51,30±2,51 ** | 20,63±1,31** | 19,92±0,95

зона вторинної губчастої кісткової речовини | остеогенні | 17,18±1,33 | 17,92±0,92 | 7,20±0,86 ** | 11,68±0,78 | 5,85±0,39 * | 6,57±0,35 | 5,20±0,27 | 8,87±0,66 *

кровотворні | 41,36±2,33 | 53,56±1,53 * | 78,73±1,15 *** | 76,23±1,22 | 69,37±1,26 * | 50,13±1,32 ** | 61,33±2,21* | 14,72±0,52 ***

жирові | - | - | 0,75±0,02 | 4,33±0,88 * | 11,06±0,93 ** | 13,71±0,82 | 20,56±0,99* | 45,34±2,36**

стромальні1 | 41,46±1,07 | 28,52±1,66 * | 13,32±0,88 *** | 10,88±0,55 | 13,73±0,94 | 29,60±1,79 ** | 12,91±1,26** | 31,07±1,32**

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

1Ретикулярні, 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.

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 (див. табл. 4).

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).

Рис. 2. Гістопрепарат основного (діафізарного) осередка окостеніння стегнової