Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Морфофункциональные особенности печени сайгака в связи со спецификой питания

ВАК РФ 03.00.08, Зоология

Автореферат диссертации по теме "Морфофункциональные особенности печени сайгака в связи со спецификой питания"

На правей рукописи

Хацаева Маргарита Мусаевна

МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПЕЧЕНИ САЙГАКА В СВЗИ СО СПЕЦИФИКОЙ ПИТАНИЯ

03.00.08. - Зоология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2004

Работа выполнена в Институте проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Борис Данилович Абатуров

Научный консультант:

доктор биологических наук Лидия Владимировна Давлетова

Официальные оппоненты:

заслуженный деятель наук РФ, доктор ветеринарных наук, профессор Ирина Владимировна Хрусталева,

кандидат биологических наук Майя Михайловна Калашникова

Ведущее учреждение:

биологический факультет Московского государственного университета

Защита состоится « /о » января 2005 г. в /V часов на заседании диссертационного совета Д 002.213 .01 при Институте проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН. Москва, Ленинский проспект, д. 33.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИПЭЭ РАН Автореферат разослан « /6 » декабря 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук Л.Т. Капралова

ХсйУуЧ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования

Сайгак освоил аридные зоны степей, полупустынь, пустынь и приспособился к суровым экологическим условиям с сильными колебаниями кормовой базы (Банников и др., 1961; Фадеев, Слудский, 1982; Жирнов, 1998), что привело к адаптивным изменениям в его органах пищеварения (Давлетова, 1991; Капралова, 1991; Эрдниева, 1991).

В последнее время возрос интерес к изучению сайгаков. В связи с усилением антропогенного влияния резко снизилась их численность до критического состояния. Поэтому остро встала проблема изучения и сохранения вида. Одним из способов сохранения сайгака является их разведение в полувольном состоянии (Петрищев, Абатуров, 1997).

В подборе благоприятных условий для наиболее успешного разведения сайгаков в неволе необходимо знание морфофункциональных особенностей их органов пищеварения с учетом специфики питания, которая проявляется в значительном наличии в корме ядовитых и сорных растений. Среди успешно, а иногда предпочтительно, употребляемых сайгаком растений много ядовитых: горчица полевая, додарция восточная, молочаи, латуки компасный и татарский, ярутка полевая и другие (Адольф, 1954; Лебедева, 1959, 1960; Банников и др., 1961; Абатуров и др., 1982; Абатуров, 1984).

Большинство из них вызывают у домашнего скота поражение жизненно важных систем организма - ЦНС, печени, ЖКТ, нередко со смертельным исходом (Ларин и др., 1950; 1951; 1956; Гусынин, 1962).

Среди органов пищеварительной системы значительная роль в

дезинтоксикации ксенобиотиков и сохранении гомеостаза в целом

принадлежит печени. Гепатоциты синтезируют балки нлаамш крови,

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ

БИБЛИОТЕКА

С Петербург Л

• О» ЖЭшшяО

образуют желчь и гликоген, преобразуют чужеродные вещества, осуществляют и другие специальные функции. В связи с этим печень стала объектом всестороннего исследования. Множество работ посвящено изучению печени человека, лабораторных (Киясов, Гумерова, 2002; Moussa, 1996; Moussa, Berbenkova, 1997; Quintana et al., 1996; Godlewski et al„ 1997; Sasaki, Iwatsuki, 1997; Scherberger, Leder, 1997; Vijayan Vijayalaxmy et al., 1997; Corsaro et al., 2000; Ishikawa Tomoko et al., 2000 и др.), сельскохозяйственных животных (Боголюбский. 1950; Свечин, Админ, 1950; Меерович, 1960; Чагиров, 1964; Шеянова, Вшивцева, 1965; Мехтиев, 1966; Термелева, 1981 и др.), в значительно меньшей степени - диких млекопитающих (Калашникова 1980; 1994-6; 1996; Калашникова, Казанская, 1986; Калашникова, Смирнова, 1991; Термелева, 1981; Lalla, Drommer, 1997; Endo et al., 2000 и др.).

Известно, что все компенсаторно-приспособительные реакции развертываются на морфологической основе, заключающейся в изменении числа активно функционирующих внутриклеточных органелл (Саркисов и др., 1983). Несмотря на большое количество работ по печени, лишь немногие исследователи рассматривают зависимость ее морфологии и функционирования от характера питания. В ряде работ у различных видов животных выявлена корреляция между ультраструкгурой гепатоцитов и употребляемой пищей (Калашникова 1980; 1994-6; 1996; 1997; 2003; Калашникова, Казанская, 1984; 1986).

Сведений по строению и функционированию печени сайгаков в доступной нам литературе мы не обнаружили.

В связи с изложенным, а так же имея в виду роль печени в сохранении гомеостаза, и роль гетатоцита в дезинтоксикации ксенобиотиков, изучение печени сайгака представляется актуальным.

Цель и задачи исследования

Цель настоящей работы - изучить морфофункциональные особенности печени сайгака в течение онтогенеза в связи со спецификой питания.

В задачи исследования входило:

1. Выяснение характерных особенностей роста печени в течение утробного и послеутробного развития.

2. Изучение возрастных изменений структуры печени в ходе онтогенеза, а так же ультраструктуры гепатоцитов взрослых сайгаков.

3. Определение роли печени в углеводном, липидном и других видах обмена.

4. Сравнение морфофункциональных особенностей развития печени сайгака с литературными данными по домашним, диким овцам и другим растительноядным млекопитающим.

Научная новизна

Впервые выявлена зависимость между морфофункциональным состоянием печени и специфическими особенностями питания сайгака в определенных кормовых условиях пастбищ и полупустыни.

Установлены морфофункциональные особенности печени сайгака в связи со спецификой его питания, наряду с общими закономерностями, свойственными жвачным копытным. Дано физиологическое обоснование морфологических особенностей печени у сайгака.

В настоящей работе впервые применен комплекс методов для исследований печени в онтогенезе сайгака на разных уровнях структурной организации.

Практическое значение

Полученные сведения о морфофункциональных особенностях

I I

I

печени в онтогенезе сайгака, связывают теоретическую морфологию с 1 практикой искусственного разведения, кормления и содержания в неволе диких животных при решении проблем рационального | природопользования и сохранения биоразнообразия. Результаты исследования могут быть использованы при изучении закономерностей эколого-морфологических преобразований пищеварительной системы растительноядных млекопитающих в эволюции. Весь комплекс выявленных особенностей печени сайгака может служить в качестве базовых данных для сравнения с результатами научных исследований при дальнейших изменениях экологии существования данного вида

Апробация работы

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на совместном коллоквиуме лабораторий проблем микроэволюции и доместикации млекопитающих, группы популяционной экологии, кабинета электронной микроскопии Института проблем экологии и эволюции им. А Н. Северцова РАН, териологического общества при РАН, кафедры морфологии и физиологии животных РУДН, кафедры анатомии животных МГАВМиБ им. Ю.И. Скрябина (18 ноября 2004 г.).

Публикации

Материалы диссертации опубликованы в пяти печатных работах.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 115 страницах, из них 71 страница основного текста, 16 страниц - список литературы и 28 приложений. Диссертация иллюстрирована 49 рисунками и 2 таблицами. Библиографический список литературы включает 176 источников, из них - 73 зарубежные работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материал и методы исследования

Материалом, предназначенным для исследования послужила печень плодов 9-ти возрастов (40, 45, 55, 65, 70, 80, 90, 105, 120 дней), новорожденных, четырехмесячных и взрослых сайгаков (Saiga tatarica L.) С помощью электронной микроскопии исследована печень взрослого сайгака. Каждая возрастная группа включала от 4-х до 7-и животных. Данный материал исследован морфометрическими, гистологическими, гистохимическими и биохимическими методами.

Изучение весовых показателей печени проведено на фоне и в связи с изменением общей массы животного. Полученные данные обработаны статистически путем подсчета доверительного интервала (± L) средней арифметической по таблице Стрелкова.

Для гистологического изучения проведена окраска препаратов гематоксилином Карацци с докраской эозином и по Гейденгайну с докраской по Маллори.

Гликоген и нейтральные гликопротеины выявляли ШИК - реакцией, кислые сульфатированные гликопротеины - по методу Шубич, липазу -по Гомори с твином-80 и по Шлыгину, щелочную и кислую фосфатазы -по Гомори, сукцинатдегидрогеназу - по Нахласу. Подробно названные методы изложены в методическом руководстве (Давлетова и др., 1986)

Для электронной микроскопии материал фиксировали 2,5% глутаральдегидом на S-коллидиновом и фосфатном буферах, с последующей дофиксацией 1% четырехокисыо осмия на соответствующих буферах, заливали смесью смол, просматривали в электронном микроскопе JEM - 100 СХ.

Всего исследовано 432 препарата от 68 сайгаков.

Морфофункциональные особенности печени сайгака в онтогенезе

Характерные особенности роста печени

Изучение возрастных изменений массы печени сайгака показало его постоянный, но неравномерный рост в ходе онтогенеза. Наиболее энергично масса печени увеличивается в конце предплодного периода утробного развития. В этом периоде доминирующей функцией печени является кроветворная. С угасанием гемопоэза относительная масса печени уменьшается.

Для выявления характерных особенностей роста печени сайгака, полученные сведения сопоставим с литературными данными по развитию печени овец и диких баранов (Термелева, 1981).

Интенсивность роста печени у сайгаков в плодном периоде намного больше, чем у плодов романовских, мериносовых и диких овец, и несколько больше, чем у гиссарских. К рождению печень сайгачат по отношению к ее окончательной массе у взрослых животных составила 17,7%, что больше, чем у всех сравниваемых животных (у каракульских ягнят - 14,9%, у диких баранов - 14,1%, у гиссарских овец - 11,4%, у романовских - 7,5%).

После рождения до 4-х месяцев интенсивность роста печени у сайгака невысокая, интенсивнее росла печень у мериносовых ягнят. В дальнейшем до взрослого состояния печень сайгака растет с меньшей интенсивностью по сравнению с домашними и дикими овцами.

Характеризуя рост печени сайгака по коэффициентам, можно сказать, что интенсивность ее роста по месяцам утробного развития близка к таковой у домашних овец разных пород. Отличия обнаружились по сравнению с дикими баранами, у которых наибольший прирост массы печени был в течение второго месяца, со значительным спадом в третьем

месяце. Интенсивность роста в раннеплодном периоде у сайгаков меньше, чем у дикого барана и гиссарских овец, и больше, чем у мериносовых и романовских овец. В позднеплодном периоде печень у сайгака росла с большей скоростью, чем у остальных сравниваемых животных.

Относительная масса печени сайгака к началу плодного периода (8,1%) примерно совпадает с таковой у домашних и диких овец. Затем с 45 до 55 дня у сайгака она резко уменьшилась до 2.9%. С этого времени у мериносов и романовской породы наблюдается незначительное снижение относительной массы, которое сохраняется до конца плодного периода. В отличие от них у плодов гиссарских овец и дикого барана относительная масса печени увеличивается (8,9% и 13% соответственно) до 60 дня. У сайгака с 55 дня относительная масса вновь растет и в 60 дней равна 5,2%, в 65 - 6,8%, достигает максимума в 70 дней - 9,1%. Далее она уменьшалась у всех плодов исследованных животных, но более равномерно у домашних овец и скачкообразно у сайгака и дикого барана, у которых к началу позднеплодного периода (90 - 120 дней) относительная масса печени несколько увеличивалась. К рождению она уменьшалась и достигла близких показателей у сравниваемых животных. В послеутробном развитии относительная масса печени у сайгака, домашних и диких овец почти не изменялась.

Уменьшение в течение плодного развития относительной массы печени коррелирует с затуханием в ней процессов кроветворения.

Рост печени у сайгака осуществляется по общим закономерностям, свойственным домашним и диким овцам. Печень сайгака, как и у сравниваемых животных интенсивно растет в предплодном и раннеплодном периоде, снижая темп роста к рождению. В то же время рост печени сайгака носит более неравномерный и скачкообразный характер. В результате более интенсивного роста печени сайгака в позднеплодном периоде, к рождению, ее относительная масса больше, чем

у всех сравниваемых животных. В дальнейшем до взрослого состояния ее рост характеризуется меньшей интенсивностью.

Сравнение морфофункциональных особенностей развития печени сайгака с дикими и домашними овцами

Гистоструктура печени сайгака изучена с конца предплодного периода На гистологических препаратах паренхима представлена сплошной массой гепатоцитов, кроветворных и кровяных клеток, пронизанной кровеносными сосудами и синусоидами. Строение паренхимы трубчатое, желчные капилляры окружены по 5 - 7 гепатоцитов, синусоиды расширены Доминирующей функцией печени в этом возрасте является кроветворение. Сравнительный анализ показал, что строение печени сайгака в этом периоде подобно ее структуре у домашних и диких овец.

Однако, в печени 40-дневного сайгака, с помощью выявления сукцинатдегидрогеназы, в паренхиме обнаружено появление клеточных тяжей, шириною в 2 - 3 гепатоцита, что, возможно, является более ранним началом преобразования трубчатого строения. Кроме того, в паренхиме по локализации этого же фермента выявлена функциональная зональная дифференциация гепатоцитов в пределах долек, хотя структурные единицы долек печени еще не сформированы.

В раннеплодном периоде в печени сайгаков, домашних и диких овец продолжается активное кроветворение и процесс формирования гистоструктуры печени, для которого особенно характерна закладка портальных структур. В соединительнотканной строме появляются желчные протоки с собственными выстилками из эпителиальных клеток. Там же идет формирование третьей структуры портального тракта -артерии.

и

С 65 дня утробного развития в паренхиме печени сайгака заметно начинает расти количество гепатоцитов, объединенных по 2 - 3 клетки в анастомозирующие трабекулы. Что говорит о родолжении процесса преобразования трубчатого строения в более прогрессивную структуру паренхимы с преобладанием системы анастомозирующих трабекул. Этот процесс совпадает с увеличением относительной массы печени.

Развитие трубчатого строения паренхимы описано у домашних и диких овец в течение всего плодного периода (Термелева, 1981).

Позднеплодный период как у сайгака, так и у домашних и диких овец характеризуется затуханием гемопоэза.

У сайгака наблюдается «разрыхление» паренхимы за счет увеличения синусоидального пространства. Растет количество трабекул. В перицентральной зоне синусоиды и трабекулы принимают радиальную направленность по отношению к центральной вене.

Полную перестройку трубчатого строения паренхимы в систему анастомозирующих трабекул у сайгака можно отметить к концу утробного развития.

Ряд авторов (Elias, 1949; Бруверис, 1970; Калашникова, 1996 и др.) наблюдали преобразование трубок в печеночные пластинки у поздних плодов или у новорожденных, достигающие своего совершенства лишь у взрослых.

В печени новорожденных сайгачат трубчатое строение не встречается. В ней продолжают формироваться структурные единицы. Хорошо видна гетерогенность паренхимы в портальных дольках. В центральной зоне трабекулы создают мало анастомозов, образуют длинные радиально направленные тяжи. Трабекулы перипортальной зоны короткие, часто анастомозируют.

У новорожденных домашних и диких ягнят паренхима имеет трубчатую конструкцию, но имеются признаки, свидетельствующие о начале формирования пластинчатой структуры.

Архитектура печени сайгачат в 4 месяца уже очень напоминает строение дефинитивного органа.

Гепатоциты у взрослых сайгаков объединяются по две или три клетки в трабекулы. В области портального тракта трабекулы располагаются беспорядочными радами, образуя многочисленные ветвления и анастомозы. В перицентральной зоне трабекулы меньше анастомозируют, образуют одноклеточные тяжи, сходящиеся к центральной вене радиально.

Портальные тракты содержат ветвь воротной вены, имеющей наибольший диаметр, печеночную артерию, просвет которой меньше, желчный проток, состоящий из эпителиальных клеток и лимфатический сосуд с очень тонкой стенкой.

Строение паренхимы печени взрослого сайгака и сравниваемых животных одинаковое.

Одновременно с развитием структуры и дифференцировкой железистых клеток, печень выполняет множество других метаболических функций, участвуя в различных видах обмена

В углеводном обмене печени ведущую роль играет гликоген, выполняющий трофическую, пластическую и энергетическую функцию.

Гликоген гистохимически обнаружен в конце предплодного периода (40 дней) Биохимическим методом в этом возрасте он не выявлен.

Количество гликогена в печени находится в обратной зависимости от интенсивности ее роста. У предплодов и ранних плодов сайгака и сравниваемых животных наблюдается небольшое количество гликогена, связанное с интенсивным ростом печени и энергичным гемопоэзом в ней

С уменьшением интенсивности роста печени и гемопоэза количество гликогена у сравниваемых животных увеличивается, особенно энергично у сайгака, что говорит о большем депонировании гликогена у него.

В раннеплодном периоде локализация гликогена в паренхиме была равномерной. В 90 дней у всех сравниваемых животных наблюдается спад активности накопления гликогена, что отражается в его уменьшении в перипортальной зоне и связано с его расходованием на образование портальных структур.

В дальнейшем, у поздних плодов сравниваемых животных накопление гликогена в печени значительно возрастает, с наибольшей интенсивностью у сайгаков (120 дню у плодов диких баранов его количество - 423мг%, у домашних овец - 1897 мг%, у сайгака - 4500 мг%). При этом локализация гликогена стало вновь равномерным.

Резкое увеличение гликогена в позднеплодный период и максимальное депонирование его для нужд развивающегося организма признается исследователями единогласно.

У новорожденных сайгачат количество гликогена в печени значительно уменьшается. Его больше в трабекулах около центральной вены.

Изменение концентрации гликогена в печени новорожденных животных представлял всегда особый интерес. Одни авторы у новорожденных находят уменьшение количества гликогена (Живкова, 1968; Давлетова, Термелева, 1997; Dawkins, 1963), другие, наоборот, увеличение (Василевская, 1967; Hhillips et al, 1967) Есть данные и о полном исчезновении гликогена из гепатоцитов (Калашникова, 1997; Shell, Walker, 1973).

Все авторы отмечают, что гликоген расходуется при рождении и в первые часы после рождения в связи с приспособлением животного к новым условиям теплорегуляции.

В дальнейшем развитии локализация гликогена сохранялась прежней, его количество несколько увеличивалось, оставаясь к взрослому состоянию большим у сайгака (1256 мг%), чем у домашних овец (834 мг%) и дикого барана (283 мг%).

Таким образом, печень сайгака активнее включается в углеводный обмен, депонируя большее количество гликогена для нужд организма, чем у диких баранов и домашних овец.

В углеводном обмене участвуют нейтральные и кислые гликопротеины, необходимые для формирования и жизнедеятельности тканевых структур. Работ по гликопротеинам у овец мы не обнаружили.

Гепатоциты печени сайгака содержат нейтральные гликопротеины во всех периодах развития На протяжении онтогенеза их количество и распределение изменяется незначительно, уменьшаясь и увеличиваясь одновременно с гликогеном. Подобные результаты были получены у крупного рогатого скота (Бруверис, 1970).

Кислые гликопротеины появились в позднеплодном периоде в незначительном количестве в соединительной ткани стромы печени, кровеносных сосудов и желчевыделительной системы. Вероятно, их появление связано с окончательной дифференцировкой соединительной ткани и завершением фибриллогенеза. Есть мнение, что увеличение содержания кислых гликопротеинов в сосудах печени связано не только с фибриллогенезом, но и с усложнением функции сосудов в целом и с изменением их проницаемости (Бруверис, 1970). Этот факт является свидетельством усложнения обмена веществ в печени.

В дальнейшем количество кислых гликопротеинов постепенно увеличивалось не только в эндотелиальных клетках желчных протоков и в стенках кровеносных сосудов, но и в гепатоцитах перивенулярной зоны. Локализация нейтральных и кислых гликопротеинов в паренхиме печени сайгака становится неравномерной к 4-месячному возрасту, сохраняя ее у взрослых. Аналогично гликогену они накапливаются в перивенулярной зоне.

Углеводный обмен в печени тесно связан с липидным, в котором активное участие принимает липаза - фермент, ускоряющий гидролиз и синтез липидов.

Гистохимически липаза в печени сайгака, как и у диких баранов и домашних овец (Термелева, 1981) была выявлена в значительном количестве уже в начале плодного периода (45 дней). Она локализовалась на билиарном полюсе гепатоцитов, в желчных капиллярах и в кроветворных клетках.

Распределение липазы в паренхиме у сайгаков, как и у сравниваемых животных неравномерное. Фермент локализуется в перипортальной зоне.

Анализ активности липазы у всех сравниваемых животных показал, что липидный обмен в печени сайгаков подчиняется общей закономерности, связанной с его усилением у плодов, уменьшением у новорожденных и новым увеличением к взрослому состоянию, находясь в пределах его показателей у диких и домашних овец разных пород.

В обменных процессах активное участие принимают фосфатазы -щелочная и кислая. Эти ферменты участвуют в углеводном обмене, синтезе белков, желчеобразовании, желчеотделении и транспорте веществ между кровеносным руслом и паренхимой.

Щелочная фосфатаза в печени у сайгаков, как и у домашних овец, обнаружена в раннеплодном периоде (45 дней) в виде зернистой каемки на билиарном полюсе гепатоцитов, в желчных капиллярах в виде глыбчатых скоплений, распределяясь равномерно по всей паренхиме.

У плодов диких овец щелочная фосфатаза обнаружена в 60 дней, позднее, чем у домашних. Активность фермента выявлена в тех же структурах, что у сайгака и домашних овец

В дальнейшем происходит накопление фермента, который в 105 дней сплошной массой заполняет желчные протоки, образуя сеть в

паренхиме Рост активности щелочной фосфатазы говорит о процессе дифференцировки гепатоцитов (Moussa, Berbenkova, 1997).

У 120-дневных плодов сайгаков и всех сравниваемых животных распределение фермента стало неравномерным, что свидетельствует о зональной функциональной дифференцировке гепатоцитов в паренхиме.

Щелочная фосфатаза локализуется преимущественно в перипортальной зоне, что согласуется с литературными данными (Кашуба, 1975; Caulet et al., 1972; Kamiski et al., 1978; Khan, Angus, 1980).

У новорожденных сайгачат и ягнят заметно уменьшение содержания щелочной фосфатазы, что вероятно связано с ее расходованием в связи с активным участием в энергетическом обмене.

В ходе дальнейшего развития активность фермента вновь увеличивается.

Таким образом, активность щелочной фосфатазы в печени сайгаков, домашних и диких овец с возрастом нарастает, с небольшим ее уменьшением у новорожденных. У диких овец активность фермента оказалась несколько ниже по сравнению с сайгаком и домашними овцами.

Кислая фосфатаза в печени сайгака выявлена в 40 дней в виде мелкой диффузной зернистости в синусоидах и кровеносных сосудах. В течение раннеплодного периода ее активность возрастает незначительно.

У поздних плодов происходит активное накопление фермента. В 120 дней кислая фосфатаза в большом количестве заполняет синусоиды, капилляры и стенки кровеносных сосудов портального тракта, а также содержится в гепатоцитах.

В постнатальном развитии активность кислой фосфатазы уменьшается. Особенно резкое уменьшение происходит у новорожденных. Распределение фермента становится зональным. Он накапливается в перипортальной зоне, локализуясь преимущественно в стенках сосудов портального тракта и незначительно - в гепатоцитах Повышенная активность кислой фосфатазы в гепатоцитах

перипортальных зон отмечена также в литературе (Кашуба, 1975; Caulet et al., 1972, Kamiski et al., 1978; Khan, Angus, 1980).

Содержание кислой фосфатазы у 4-месячных и взрослых сайгаков незначительное. Единичные зерна фермента локализуются в перицентральной зоне.

Высокая активность щелочной фосфатазы в печени сайгака в ходе онтогенеза свидетельствует об интенсивном протекании в нем метаболических процессов. Расположение щелочной и кислой фосфатаз в пограничных зонах говорит об их активном участии в трансмембранных процессах. Локализация кислых фосфатаз в эндотелиальных клетках кровеносных сосудов связана с транспортом веществ из крови в паренхиму и обратно. Расположение щелочной фосфатазы на билиарном полюсе гепатоцитов и в желчных капиллярах свидетельствует о ее активном участии в желчеобразовании и желчеотделении.

В энергетическом обмене печени активно участвует окислительный фермент - сущинатдегирогеназа (СДГ)

Фермент цикла Кребса - СДГ обнаружен у 40 дневных предплодов сайгаков. Этот факт является свидетельством прогрессивной функциональной дифференцировки гепатоцитов, так как уровень дыхания служит показателем функциональной зрелости клеток. Интересно, что распределение фермента в паренхиме неравномерное, что свидетельствует о столь раннем начале еще одного важного процесса - зональной функциональной дифференцировке гепатоцитов в пределах долек. В то время как в паренхиме предплода еще не сформированы структурные единицы печени, развитие которых связано с развитием характерной архитектуры кровеносного русла и паренхимы Зональная функциональная дифференциация гепатоцитов позволяет в некоторой степени понять, каким образом в таком довольно однообразно устроенном

органе как печень может совершаться столько сложных проявлений обмена веществ.

В раннеплодном периоде нарастание активности СДГ идет медленно

С начала позднеплодного периода, наблюдается выраженное увеличение активности фермента. Максимальная активность СДГ обнаружена в 120 дней и у новорожденных. В ходе дальнейшего развития, у 4-х месячных и взрослых сайгаков активность СДГ снижается.

На протяжении всего онтогенеза активность фермента в гепатоцитах выше в зоне 1 ацинуса. По мере увеличения его концентрации, активность нарастает в зонах 2 и 3.

Сравнимые результаты были получены Бруверисом (1970) в печени крупного рогатого скота. С той разницей, что у сайгака зональная функциональная дифференциация началась гораздо раньше.

Особенности ультраструктуры гепатоцитов сайгака в связи со спецификой питания

Изучение ультраструктуры клеток печени сайгака позволило выявить их приспособительные особенности, связанные с кормовой специфичностью и избирательностью в суровых экологических условиях аридных зон.

На основании собственных исследований, подтвержденных литературными данными, мы отнесли полученные два вида клеток к разным зонам паренхимы печени, как подтверждение структурной и функциональной гетерогенности гепатоцитов.

Первый вид теток с достаточным количеством гранулярной эндоплазматической сети (ГЭС), небольшим - агранулярной эндоплазматической сети (АЭС), большим содержанием митохондрий с

электронноплотным матриксом и без гранул гликогена в цитоплазме характерен для гепатоцитов перипортальной зоны.

Перипортальные гепатоциты, получающие более богатую кислородом кровь, обладают большей способностью к аэробному метаболизму. Они содержат больший объем митохондрий и большую площадь их крист на клетку, а также имеют более высокую активность ферментов цикла Кребса.

Второй вид клеток, характеризуется ультраструктурными особенностями - огромным количеством АЭС, заполняющим почти все свободное пространство клетки, меньшим количеством митохондрий, содержанием гранул гликогена и игловидных включений.

Ультраструктура гепатоцитов второго вида является отражением приспособления на уровне субклеточных структур к специфичности и избирательности питания сайгаков.

Алкалоиды, гликозиды и сапонины, содержащиеся в больших количествах в употребляемых сайгаком растениях должны подвергаться биотрансформации. Система детоксикации у сайгака представлена в гепатоците в виде обилия АЭС, заполняющей все свободное пространство клетки и содержащей наиболее мощную систему метаболизма ксенобиотиков. Сравнимые результаты получены Калашниковой (1994-6, 2003) в результате изучения ультраструктуры гепатоцитов растительноядных млекопитающих.

Механизмы химической защиты организма, направленные на поддержание гомеостаза, заложены в гепатоцитах второго вида, локализованных в перицентральной зоне. В них отмечается более высокое содержание цитохрома Р-450, НАДФ-зависимых ферментов и других компонентов детоксикационной системы.

Таким образом, в условиях интенсивного пастбищного хозяйства сайгак приспособился употреблять не только предпочитаемые всеми

растительноядными млекопитающими виды, но и сорные и ядовитые растения, не поедаемые домашними копытными. Благодаря чему, он достаточно обеспечен кормами, независимо от количества выпасаемого скота на пастбищах.

Другой важной ультраструктурной особенностью гепатоцитов перицентральной зоны у сайгака является наличие большого количества включений, представляющих собой игловидные полости с гранулярным содержимым, с одной стороны отчетливо ограниченные мембраной, с другой - тесно контактирующие с АЭС.

Эта особенность, по нашему мнению, отражает приспособление к другой специфике питания сайгаков, заключающейся в употреблении исключительно самых питательных частей растений (верхушек, соцветий, листьев, молодых побегов) в результате чего он потребляет наиболее богатый протеином корм. Исследование азотного баланса сайгака показало, что все сезоны года у него потребление белков значительно превосходит потребности (Абатуров и др., 1998).

Из литературы известно, что низкое содержание протеина может приводить к значительному снижению репродуктивного потенциала различных диких млекопитающих (Crawley, 1983). При недостатке белков в рационе снижается переваримость всех остальных компонентов корма, потому, что многие белки являются ферментами - протеазами, улучшающими процесс переваривания пищи. В целом, длительный негативный баланс белков в рационе может приводить к потере массы, нарушению общего метаболизма, ослаблении устойчивости к болезням (Hobbsetal., 1981).

Таким образом, имея положительный белковый баланс в течение всех сезонов года, сайгак защищен от возникновения множества серьезных нарушений в обмене веществ и риска снижения репродуктивного потенциала.

Однако, использование растительноядными животными растений, содержащих большое количество белков, не всегда положительно сказывается на организме животного. В ряде работ приводятся сведения о том, что переизбыток белков негативно отражается на функционировании печени и почек, выводящих лишнее количество аминокислот (Уайт и др., 1981; Мосолов, Валуева, 1993, Скопин, 2003).

Вероятно, избыток белка, содержащийся в рационе сайгака, выделяется в игловидные полости, где хранится в виде гранул. Возможно, игловидные включения - приспособительная ультраструктурная особенность гепатоцитов сайгака, не только защищающая от вредного влияния избытка белка, но и создающая депо белка для нужд организма в неблагоприятных условиях.

Сравнимые результаты получены Калашниковой (1994-6; 2003) у зубра и лося, питающихся веточным кормом, содержащим много белка. В их гепатоцитах, как и у сайгака, имеется гликоген, а включениями являются игловидные полости, содержащие фибриллярное вещество, по предположению автора, белок.

Приведенные данные свидетельствуют о высокой приспособленности сайгака к определенным кормовым условиям пастбищ и полупустыни, которая отразилась на функционировании и ультраструктуре клеток печени.

Выявлена корреляция между ультраструктурой гепатоцита и пищей, употребляемой сайгаком, в определенных экологических условиях

ВЫВОДЫ

На основании собственного изучения печени сайгака и сравнения ее развития с литературными данными по домашним и диким овцам

выявлены общие закономерности, свойственные жвачным копытным и особенности развития печени, характерные для сайгака в связи со спецификой его питания.

1. Рост, гистогенез и функциональная значимость печени сайгака и сравниваемых домашних и диких овец осуществляется по общим закономерностям, заключающимся:

а) в интенсивном росте печени в предплодном и раннеплодном периодах и снижении ее роста к рождению;

б) в переходе в онтогенезе от трубчатого, к более прогрессивному строению паренхимы - системе анастомозирующих трабекул;

в) в выполнении печенью функций кроветворного органа во внутриутробном периоде развития;

г) в обратной зависимости количества гликогена в печени от интенсивности ее роста;

д) в усилении липидного обмена у плодов, уменьшении его у новорожденных и новом увеличении у взрослых;

е) в нарастании активности щелочной фосфатазы с возрастом, с небольшим ее уменьшением у новорожденных.

2. На фоне общих закономерностей выявлены особенности в развитии печени сайгака:

а) Рост печени сайгака носит более неравномерный и скачкообразный характер. В результате более интенсивного роста печени сайгака в позднеплодном периоде, к рождению, ее относительная масса больше, чем у всех сравниваемых животных.

б) Преобразование трубчатого строения паренхимы в систему анастомозирующих трабекул у сайгака начинается в раннеплодном периоде и завершается к концу утробного развития, тогда как у сравниваемых животных аналогичное перестраивание паренхимы отмечено только после рождения.

в) Печень сайгака с позднешгодного периода принимает более активное участие в углеводном обмене, депонируя большее количество гликогена, благодаря чему в первые часы после рождения, сайгачонок наиболее адаптирован к новым условиям существования.

3. Гепатоциты сайгака характеризуются ранней прогрессивной функциональной и зональной дифференцировкой, свидетельством чего является выявление у предплодов СДГ в перипортальной зоне.

4. В результате электронномикроскопического исследования печени сайгака выявлено два вида клеток, каждый из которых наиболее характерен для перипортальной и перивенулярной зоны, в соответствии с полученными нами данными о локализации гликогена и различных ферментов.

а) Гепатоциты перипортальной зоны содержат больший объем митохондрий, обладают большей способностью к аэробному метаболизму, имеют более высокую активность ферментов цикла Кребса, в них активнее происходит синтез белка, повышена активность липазы, щелочной и кислой фосфатаз

б) Гепатоциты перивенулярной зоны накапливают гликоген в виде гранул, в отличие от перипортальных гепатоцитов содержат огромное количество АЭС, необходимого по нашему мнению для биотрансформации ксенобиотиков, и имеют игловидные полости для нейтрализации и депонирования избыточного белка, содержащегося в растительном корме сайгака.

5. Изучение печени сайгака в онтогенезе выявило коррелятивную зависимость между морфофункциональным состоянием печени и специфическими особенностями питания, свидетельствующими о высокой приспособленности сайгака к суровым кормовым условиям пастбищ и полупустыни.

Основное содержание исследования отражено в следующих публикациях:

1 Хацаева М.М. Липолитическая активность печени сайгака в онтогенезе // Успехи современной биологии, 2003. Том 123, № 5, с. 523 -527.

2. Хацаева М.М., Л.В. Давлетова. Участие печени сайгака в углеводном обмене в ходе онтогенеза II Известия РАН Серия биологическая, 2004, № 2, с. 1 - 5.

3. Хацаева М.М. Гликогендепонирующая функция печени сайгака в онтогенезе // Материалы Международного совещания «Териофауна России и сопредельных территорий» (VII съезд Териологического общества). Москва, 2003. С. 372.

4. Хацаева М.М. Нейтральные и кислые гликопротеины в онтогенезе печени сайгака // Материалы Международного совещания «Териофауна России и сопредельных территорий» (VII съезд Териологического общества). Москва, 2003. С. 372.

5. Хацаева М.М., Леонова О.Г. Ультраструктурные особенности гепатоцитов сайгака (Saiga tatarica L.) // XX Российская конференция по электронной микроскопии. Черноголовка, 2004. С. 294.

Принято к исполнению 15/12/2004 Исполнено 16/12/2004

Заказ №515 Тираж: 100 экз..

ООО «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 Москва, Балаклавский пр-т, 20-2-93 (095) 747-64-70 (095) 318-40-68 www autoreferat.ru

- 181¡

РНБ Русский фонд

2005-4 49257