Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Морфометрическая характеристика дистальных отделов конечностей мышей в условиях пренатальной андрогенизации

ВАК РФ 06.02.01, Разведение, селекция, генетика и воспроизводство сельскохозяйственных животных

Автореферат диссертации по теме "Морфометрическая характеристика дистальных отделов конечностей мышей в условиях пренатальной андрогенизации"

005536350

На правах рукописи

Л/

Фомина Анастасия Владимировна

МОРФОМЕТРИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСТАЛЬНЫХ ОТДЕЛОВ КОНЕЧНОСТЕЙ МЫШЕЙ В УСЛОВИЯХ ПРЕНАТАЛЬНОЙ АНДРОГЕНИЗАЦИИ

06.02.01 - Диагностика болезней и терапия животных, патология, онкология и морфология животных

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

31 Г1(Т 2013

Саранск-2013

005536350

Работа выполнена на кафедре анатомии человека медицинского факультета ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный университет» Министерства образования и науки РФ

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор

Хайруллин Радик Магзинурович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор,

Ведущая организация: «Самарский государственный медицинский университет», г. Самара.

Защита состоится «22» ноября 2013 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.117.15 при ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева» по адресу г. Саранск, ул. Р.п. Ялга, ул. Российская, д. 31.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М.М. Бахтина Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева, по адресу: г. Саранск, ул. Большевистская, 68.

Объявление о защите и автореферат диссертации размещены на официальном сайте Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева vvww.mrsu.ru и Интернет сайте ВАК http://vak2.ed.gov.ru

Автореферат разослан «¿/» октября 2013 г.

Балашов Владимир Павлович

(ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева», заведующий кафедрой гистологии, цитологии, эмбриологии, г. Саранск)

доктор биологических наук, профессор, Хисматуллина Зухра Рашидовна

(ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет», заведующая кафедрой морфологии и физиологии человека и животных, г. Уфа)

Ученый секретарь диссертационного совета

Романова Т.А.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность

Значения соотношения длин второго и четвёртого пальцев и костных лучей кисти, выражаемые соответствующим индексом у позвоночных животных являются морфологическим маркером для оценки уровня андрогенов в крови плода в пренатальном периоде развития [Manning et al., 1998]. Гормонально опосредованный пренатальный морфогенез дистальных отделов конечностей, мозга и органов репродуктивной системы позволяет широко использовать пальцевые индексы во взрослом периоде жизни для оценки особенностей поведения, целого ряда физиологических признаков, плодовитости, рисков развития онкологических и эндокринных заболеваний [Mclntyre, 2006; Khayrullin, 2011]. Однако, правомерность использования морфометрических показателей для оценки степени воздействия уровня пренатальных андрогенов на постнатальные физиологические признаки и особенности поведения до сих пор экспериментально не доказана и вызывает сомнения. Существуют доказательства того, что не уровень андрогенов и их метаболитов в крови плода, но стероидных гормонов в целом, и, в первую очередь гормонов стресса, оказывает явные эффекты на рост и дефинитивную длину конечностей, пальцевые индексы и сопряжённые постнатальные физиологические признаки [Lilley et al., 2010]. Показано, что у потомства эффекты, аналогичные эффекту пренаталыюй андрогенизации, способны вызывать хэндлинг и иммобилизация беременных животных [Науменко с соавт., 1990], инъекционный стресс, вызываемый введением не самих стероидов, а веществ используемых для контроля их введения [Morales-Otal et al., 2010].

Несмотря на то, что детерминируемые гомеозисными генами процессы морфогенеза конечностей и половых органов у животных и человека однотипны [Duboule, Sordino, 1997; Zakany, Duboule, 1999], результаты исследований проведённых на лабораторных животных экспериментальных исследований не дают возможности адекватного объяснения

закономерностей их гормональной регуляции на этапе пренатального онтогенеза [Talarovikova et al., 2009; Zheng and Cohn, 2011]. Полученные авторами результаты противоречивы и диктуют необходимость более тщательных исследований морфометрических критериев для оценки эффектов пренатальной андрогенизации.

1.2. Цель исследования

Установить сравнительные эффекты влияния пренатальной андрогенизации и инъекционного стресса на морфометрические параметры дистальных отделов конечностей и аногенитальное расстояние у лабораторных мышей.

1.3. Задачи исследования

1. Определить морфометрические параметры дистальных отделов конечностей интактной группы лабораторных мышей в зависимости от пола, билатеральной и кранио-каудальной принадлежности.

2. Установить эффекты введения препаратов андрогенов и антиадрогенов беременным самкам лабораторных мышей на морфометрические параметры дистальных отделов конечностей их потомства в зависимости от пола, билатеральной и кранио-каудальной принадлежности.

3. Провести сравнительный анализ эффектов пренатальных воздействий на морфометрические параметры дистальных отделов конечностей лабораторных мышей.

4. Выявить изменения аногенитального расстояния у потомства лабораторных мышей.

1.4. Научная новизна

В исследовании впервые установлены пальцевые формулы, морфологический тип конечностей лабораторных мышей и эффекты статистически значимого изменения длины дистальных отделов конечностей у половозрелого потомства обоего пола, подвергшегося пренатальному воздействию препаратами тестостерона и ципротерона. Постнатальное увеличение длины пальцев под воздействием тестостерона наиболее

выражено у потомства мужского пола. Инъекционный стресс, испытываемый беременными самками, модулирует эффекты введения тестостерона и ципротерона на постнатальный рост и дефинитивную длину конечностей. Результаты исследования доказывают наличие специфичности полученных эффектов от фактора пола потомства, билатеральной и кранио-каудальной принадлежности конечностей.

1.5. Научно-практическая значимость работы

Научно-практическая значимость исследования состоит в разработке методических подходов с использованием аутбредных белых мышей для исследования эффектов пренатальной андрогенизации. Определены оптимальные дозы андрогенов для введения беременным самкам мышей с выявленным эффектом воздействия на потомство. Полученные морфометрические параметры дистальных отделов конечностей, длины пальцев и пальцевые индексы могут служить референтными величинами для сравнительно-анатомических исследований закономерностей полового диморфизма, билатеральной и кранио-каудальной организации добавочного скелета. Результаты исследования являются информационной основой для разработки способов коррекции и выяснения основных механизмов гормонально опосредованного морфогенеза и роста дистальных отделов конечностей у высокоорганизованных животных и человека на пренатальных этапах развития путём использования препаратов анаболических стероидов.

Основные положения, выносимые на защиту

1. По морфометрическим параметрам дистальные отделы конечностей лабораторных мышей являются конечностями ульнарного (мужского) типа с преобладанием длины четвёртого пальца. Формула длины пальцев передней левой конечности соответствует аналогичной формуле кисти человека. 2. Пренатальная андрогенизация беременных самок лабораторных мышей вызывает неоднозначные изменения пальцевого индекса Ю:АП у потомства,

которые зависят от пола животного, билатеральной и кранио-каудалыюй принадлежности конечности.

1.6. Апробация работы

Основные результаты и положения диссертации были представлены, доложены и обсуждены на Всероссийском конкурсе научно-исследовательских работ студентов и аспирантов в области биологических наук в рамках Всероссийского фестиваля науки (Ульяновск, 2011), Первом национальном форуме «Репродуктивное здоровье как фактор демографической стабилизации» (Ростов-на-Дону, 2012), на V международном симпозиуме клинической и прикладной анатомии (15САА) и I общеевропейском съезде анатомов (Грац, Австрия, 2013) и расширенном межкафедральном совещании кафедр анатомии человека, кафедры морфологии, кафедры нормальной и патологической физиологии, кафедры биологии и биоэкологии медицинского факультета им. Т.З. Биктимирова ФГБОУ ВГТО «Ульяновский государственный университет» Минобрнауки РФ (Ульяновск, 2013).

1.7. Внедрение

Материалы диссертации внедрены в учебный процесс кафедры морфологии, физиологии и патологии животных ФГБОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпина», кафедры хирургии и анатомии животных ФГБОУ ВПО «Якутская государственная сельскохозяйственная академия», кафедры морфологии и физиологии животных ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет», ООО «Первая ветеринарная клиника» г. Саратова.

1.8. Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, их обсуждения, выводов, библиографического списка. Текст диссертации изложен на 134 страницах машинописного текста, иллюстрирован 17

рисунками и 33 таблицами. Список использованной литературы содержит 205 работ, из которых 19 отечественных и 186 иностранных.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

2.1. Материалы и методы исследования

Настоящее исследование выполнено на 187 белых нелинейных половозрелых лабораторных мышах в возрасте 12 недель постнатального развития. Из них 87 самок и 100 самцов. Все животные для проведения экспериментального исследования были разделены на интактную, одну контрольную и две опытных группы (табл. 1).

Таблица 1

Материал и методы исследования__

Группы Группа 1 (интактная) Группа 2 (масло) Группа 3 (тестостерон) Группа 4 (андрокур) Итого

Пол животного с? ? с? ¥ с? ? с? 9

Животных 32 28 26 30 30 16 12 13 187

АГР 22 20 26 29 30 16 12 13 165

Масса тела 16 16 25 30 29 16 12 13 157

Пальцы передней правой конечности 128 112 104 116 120 64 48 52 744

Пальцы передпей левой конечности 127 112 104 120 120 60 47 52 742

Пальцы задней правой конечности 159 140 130 149 150 80 60 65 933

Пальцы задней левой конечности 160 140 130 149 150 79 59 65 932

Итого пальцев 574 504 468 534 540 283 214 234 3351

Интактная группа животных (группа № 1) состояла из 28 самок и 32 самцов, развивавшихся в условиях физиологической беременности без какого-либо вмешательства извне в период их пренатального развития. Контрольную группу (группа № 2) составили 30 самок и 26 самцов, представляющих собой потомство животных, которым на 12-ые сутки гестации в качестве контроля вводили внутримышечно стерильное оливковое масло в объёме 0,1 мл, эквивалентном объему препаратов, вводимых аналогичным способом опытным группам животных. Введение масла нами

использовано в качестве контроля инъекционного стресса. Первую опытную группу (группа № 3) составили 16 самок и 30 самцов, являющихся потомством животных, которым на 12-ые сутки гестации с целью пренатальной андрогенизации вводили внутримышечно фармацевтический препарат тестостерона пропионата 5% раствор в оливковом масле для инъекций. Доза вводимого препарата (5 мг/животное) была определена исходя из экспериментальных работ других авторов с учётом высокого уровня основного обмена у мелких лабораторных животных, метаболизма и проницаемости препарата через плаценту. Вторую опытную группу (группа № 4) составили 13 самок и 12 самцов, представляющих собой потомство животных, которых на 12-ые сутки гестации подвергали воздействию внутримышечного введения фармацевтического препарата ципротерона ацетата (1 мг/животное).

Для инициации беременности и фиксирования дня её начала самок мышей в эструсе подсаживали на 1 сутки к половозрелым самцам с 12 часов предыдущего дня до 12 часов последующего дня. Первый день подсадки считался нулевым днем беременности, второй день считался первым днем беременности самок. Беременные самки мышей содержались в изолированных клетках при постоянной температуре и естественном световом режиме с постоянным доступом к воде и пище. На 12 сутки беременности производили инъекции препаратов. Роды происходили у большинства животных на 20-21 сутки беременности. Родившееся потомство оставляли с матерью до 30 суток, после чего животные отсаживались в отдельную клетку и на 90 сутки были выведены из эксперимента под хлороформным наркозом. Выбор 12-х суток гестации для пренатальной андрогенизации был обоснован тем, что на этом этапе внутриутробного развития у зародышей мышей появляются самые ранние зачатки пальцев [ТЬеПег, 1989]. Кроме того, период с 12 по 14 сутки эмбриогенеза у мышей является одним из критических периодов, в котором внешние воздействия

провоцируют образование аномалий дистальных отделов конечностей. Именно в этот период внешние воздействия оказывают влияние на анатомические образования, составляющие главный луч дистальных отделов конечности. Чем раньше это воздействие осуществляется, тем проксимальнее уровень локализации дефектов [Кабак, 2005].

Объектом исследования послужили стандартно фиксированные в 10% формалине кисти и стопы. Морфологический тип конечности определялся по её дистальному профилю соотносительного выступания кончиков П-го и IV-го пальцев соответственно. В случае если длина П-го пальца превышала длину 1У-го, конечность квалифицировали как радиального (лучевого) типа. Когда длины П-го и ГУ-го пальцев не различались, конечность квалифицировали как неопределенного типа. Если длина 1У-го пальца превышала длину Н-го то, конечность квалифицировали как конечность ульнарного (локтевого) типа. Морфометрия пальцев проводилась с использованием стереоскопического микроскопа МБС-10 фирмы ЛОМО (Россия) с окулярной линейкой, длина каждого пальца измерялась от середины наиболее проксимальной кожной борозды пальца до его дисталыгой точки. Ноготь в измерение не включался. Аногенитальное расстояние измерялось с использованием электронного штангенциркуля с точностью до 0,01 мм, как расстояние между анальным отверстием и мочеполовым сосочком.

Статистическую обработку данных проводили с использованием лицензионной компьютерной программы ^а^иса 6.0» 81а18оШпс. (США) по правилам параметрической статистики. Для попарных сравнений средних величин использовали ^-критерий. При проведении апостериорных множественных сравнений АЫОУА использовали критерий Бокферрони.

Все эксперименты, уход и содержание осуществлялись в соответствии с Директивой № 63 от 22 сентября 2010 г. Президиума и Парламента Европы «О защите животных, используемых для научных исследований», «Санитарными правилами по устройству, оборудованию и содержанию

экспериментально-биологических клиник» от 06.04.1993 г. и приказом Минздрава РФ № 267 от 19.06.2003 г. «Об утверждении Правил лабораторной практики». На проведение исследований было получено разрешение этического комитета ФГБО ВПО УлГУ Минобрнауки РФ.

2.2. Результаты исследования и их обсуждение

Для животных одного пола интактной, контрольной и экспериментальных групп определение границ изменчивости изучаемого параметра производилось в следующих направлениях: унилатерапьном (для каждой конечности отдельно), билатеральном (попарно для передних и задних), краниокаудальном (попарно, ипсилатерально). Далее были произведены попарные сопоставления пальцев каждой конечности у животных разного пола. У исследованных нами животных первые пальцы передних конечностей редуцированы и, соответственно, в исследование нами не включались, но учитывались в пальцевой формуле как пальцы с наименьшим значением длины. Исследование морфологического типа конечности и формулы флексорной длины пальцев необходимо для лучшего понимания причин, лежащих в основе вариаций пальцевых пропорций в целом и пальцевых индексов в частности. Длина пальца обуславливается не только суммарной длинной костных фаланг, но и топографией самого пальца в составе кисти/стопы, т.е. степени выступания за пределы ладони относительно пястной/плюсневой кости. От топографии второго и четвертого пальцев, соотносительной длинной которых определяется морфологический тип кисти, зависит пальцевое соотношение II и IV пальца. Следовательно, игнорирование значения морфологического типа кисти для изучения феномена полового диморфизма пальцевых соотношений является нецелесообразным и в некотором роде даже ошибочным. В научной литературе до сих пор отсутствуют данные о частотах встречаемости разных типов кисти лабораторных животных и соответствии их аналогичным показателям человека, также неизвестно как соотносятся формулы длины

пальцев с аналогичными формулами кисти других видов животных и человека.

В настоящем исследовании установлено, что пальцевая формула флексорной (сгибательной) длины пальцев передних и задних конечностей белых беспородных лабораторных мышей интактной группы различна. Для передних конечностей такая формула для большинства пальцев имеет вид: III>IV>II>V>I, а для задних конечностей: III=IV=II>V>I (табл. 2 н табл. 3). По данным Хайруллина P.M. [2005] пальцевая формула флексорной длины пальцев кисти человека независимо от пола III>II=IV>I>V. Формула передней левой конечности самцов группы 1 (табл. 2) аналогична формуле флексорной длины пальцев кисти человека.

Таблица 2

Пальцевые формулы флексорной длины пальцев самцов_

Конечность Группа 1 Группа 2 Группа 3 Группа 4

передняя правая in>iv>n>v>i III>rV>II>V>I m>iv>ii>v>i IIi=IV=I[>V>I При III>II

передняя левая in>iv=n>v>i III>rV>II>V>I Ill>rv>ll>v>l III>IV>II>V>I

задняя правая H=III=rV>V>I II=ni=IV>V>I II=IH=IV>V>I II=III=IV>V>I

задняя левая II=UI=IV>V>I II=III=IV>V>I m=rv<n>v>l При П=Ш II=1II=IV>V>I

Примечание: I, II, III, IV, V - номера пальцев конечности

Таблица 3

Пальцевые формулы флексорной длины пальцев самок_

Конечность Группа 1 Группа 2 Группа 3 Группа 4

передняя правая ni=IV>II>V>I ni>IV>II>V>I ra>iv>ii>v>i m=rv>n>v>i

передняя левая HI>IV>II>V>I ni>iv>n>v>i m>iv>n>v>i III=IV>H>V>I

задняя правая II=in=IV>V>X II=III=IV>V>I ii=ni=rv>v>i II=III=rV>V>I

задняя левая n=in=iv>v>i II=iII=IV>V>I n=ni=rv>v>i II=UI=IV>V>I

Примечание: I, II, III, IV, V — номера пальцев конечности

По нашим данным, пальцевые формулы белых беспородных лабораторных мышей не изменяются в ответ на воздействие антиандрогенного препарата или в ответ на введение масла. Однако введение тестостерона пропионата беременным самкам в период закладки и развития бугорков дистальных отделов конечностей плода отразилось на пальцевой формуле животных 3-й группы. Пальцевая формула задней левой конечности

самцов 3-й группы отличается от таковых формул задних левых конечностей самцов других групп. Это единственная формула, в которой II палец превышает длину IV-ro пальца (II>IV при р<0,05). У животных женского пола 3-й группы также имеется тенденция к преобладанию длины 11-го пальца над длиной IV-ro, но это преобладание статистически не достоверно (табл. 3). При этом морфологический тип конечности не становится радиальным (тибиальным), а остаётся неопределенным, т.е. даже в том случае, когда И-й палец статистически длиннее IV-ro и на дистальном профиле конечности кончик Н-го пальца не выступает за пределы IV-ro.

Таким образом, результаты исследования морфологического типа конечностей белых беспородных лабораторных мышей доказывают однотипность полученных пальцевых формул, по нашим наблюдениям передние конечности всегда имеют ульнарный тип (IV>II), а для задних конечностей характерен ульнарный (фибулярный) тип конечности или неопределённый тип конечности (IV=II). Ни в одном случае нам не встретился радиальный (тибиальный) тип конечности (I V<II).

При попарном сопоставлении длин пальцев для каждой конечности животных всех групп было установлено, что пальцы самцов группы 3 имеют тенденцию к увеличению длины, по сравнению с животными мужского пола группы 1. Статистически значимое увеличение обнаружено для всех пальцев, кроме II пальца передней левой конечности. У самцов 4-й группы также наблюдается тенденция к увеличению среднего значения длин пальцев по сравнению с животными мужского пола группы 1, однако, статистически значимое увеличение обнаружено лишь для 6-ти пальцев. К ним относятся: II и V пальцы передней правой конечности; III и IV пальцы передней левой конечности; III и IV пальцы задней левой конечности самцов 4-ой группы. У животных мужского пола группы 2 во всех случаях наблюдается статистически значимое увеличение среднего значения длины пальцев по сравнению со значениями животных мужского пола группы I (р<0,05).

У животных женского пола группы 3 статистически значимое увеличение среднего значения длины пальцев наблюдалось также для 6-ти пальцев: II, III, V пальцев передней правой конечности, III и IV пальцев передней левой конечности и II пальца задней правой конечности. У животных женского пола группы 4 также наблюдалась тенденция к увеличению среднего значения длины пальцев, но статистически значимое увеличение обнаружено лишь для III пальца передней правой конечности. Таким образом, средние значения длин пальцев самок 4-й группы оказались наиболее близкими к таковым значениям животных женского пола группы 1. Для животных женского пола группы 2 статистически значимое увеличение среднего значения длины пальцев наблюдалось для всех, пальцев кроме 1 и IV пальцев передней правой конечности. Таким образом, у самок, также как и у самцов, произошло увеличение среднего значения длины пальцев.

По данным литературы, у человека проявление полового диморфизма в пальцевом соотношении 2D:4D заключается в том, что у мужчин, как правило, пальцевой индекс 2D:4D ниже, чем у женщин. Индексы других пальцев (I, III, V) практически не изучались. В нашем исследовании определение границ изменчивости пальцевых индексов проводилось в направлениях: унилатеральном (для каждой конечности отдельно), билатеральном (попарно для передних и задних), краниокаудальном (попарно, ипсилатерально). При сопоставлении пальцевых индексов животных женского и мужского пола группы 1 статистически значимые различия обнаружены для трех соотношений. Для индекса 3D:4D AD, у самцов он был выше (1,06±0,05), чем у самок (1,02±0,04); для индекса 4D:5D AD - у самцов ниже (1,29±0,06), чем у самок (1,33±0,07); для индекса 1D:5D PS, который имел меньшее значение у самцов (0,64±0,04), чем у самок (0,66±0,04, р<0,05). Между индексами П-го и IV-ro пальцев самцов и самок интактной группы статистически значимых различий не обнаружено, несмотря на то, что индексы 2D:4D AD, 2D:4D AS, 2D:4D PS самцов имеют более высокие значения, чем у самок, а индекс 2D:4D PD, наоборот, выше у

самок, чем у самцов (рис. 1а). Соотношение пальцевых индексов Н-го и 1У-го пальцев животных мужского и женского группы 2 продемонстрировано на рисунке 16. Значение индексов 20:40 АО и 20:40 РО выше у самок, чем у самцов, а самцы имеют более высокое значение для индексов 20:40 АБ и 20:40 РБ.

Рис.1 Диаграмма пальцевых индексов 20:40: А - группы животных № I, Б - группы животных № 2, В - группы животных № 3, группы животных К* 4. Примечание* - статистически значимое различие при р<0,05.

Статистически достоверное различие обнаружено только для индекса 20:40 Р8, самцы имели более высокое значение этого индекса (1,01±0,03), чем самки (0,98±0,03). Достоверные различия были обнаружены также для индексов 30:40 АО и 30:40 Р8. Значение индекса 30:40 АО самок был выше (1,08*0,04), чем у самцов (1,06±0,05), а значение индекса 30:40 РБ, наоборот, выше у самцов (1,01*0,02), чем у самок (0,99*0,02). При сопоставлении пальцевых индексов самцов и самок группы 3 статистически значимые различия обнаружены только для пальцевого индекса 10:20 РО. У самцов значение этого индекса (0,58*0,04) было статистически значимо

выше, чем у самок (0,56±0,04). Пальцевые индексы для Н-го и IV-ro пальцев самцов и самок группы 3 не имели статистически значимых различий, но в целом индексы 2D:4D AD и 2D:4D AS самцов имели более высокие значения, чем у самок, а значение индекса 2D:4D PD самок преобладало над значением индекса 2D:4D PD у самцов (рис. 1в). Как видно из рисунка 1г, наблюдается преобладание значений индексов 2D.4D AD, 2D:4D PD и 2D:4D PS самцов группы 4, над значениями этих же индексов у самок, а также преобладание значения индекса 2D:4D AS самок над аналогичным значением этого же индекса у самцов. Достоверные различия обнаружены для индексов 2D:3D AD и 2D:3D AS. Значение индекса 2D:3D AD самцов было выше (0,92±0,03), чем у самок (0,89±0,05), индекс 2D-.3D AS был выше у самок (0,92±0,02), чем у самцов (0,89±0,04). При билатеральном сравнении длин пальцев у самцов достоверные различия обнаружены для 11-ти пальцев, из них 8 с преобладающим значением на левой стороне. У самок достоверные различия обнаружены для 4-х пальцев - в 3 случаях значения преобладают на правой стороне.

Краниокаудальное сравнение показало, что индексы 2D:3D и 2D:4D всегда имеют наибольшее значение на задних конечностях, чем на передних, а индексы 2D:5D, 3D:4D, 3D:5D, 4D:5D имеют большее значение на передних конечностях. В целом, половой диморфизм индекса 2D:4D не был обнаружен нами в интактной группе, в 3-ей и 4-ой группах, а обнаружен только для задней левой конечности животных 2-ой группы. Половой диморфизм в пальцевых индексах 2D:4D также не был обнаружен у лабораторных животных в исследованиях Hurd et al. [2008], Forstmeier et al. [2005], Bailey et al. [2005], Rubolini et al. [2006] и др. Следует отметить, что результаты P. Hurd et al. [2008] показывают, что плоды мышей, развивающиеся рядом с мужскими плодами имеют более высокое значение 2D:4D индекса, чем у развивающихся рядом с плодами женского пола. В нашем случае достоверных различий между пальцевыми индексами 2D:4D самцов и самок мы не обнаружили, но имеется явное преобладание значений

индексов животных мужского пола над значением индексов животных женского пола. В таблице 4 отражено попарное сопоставление индексов II и IV пальцев для каждой конечности самцов экспериментальных и интактной групп.

Таблица 4

Показатели 2Р:4Р пальцевого индекса самцов_

конечность Группа Л": 1 Группа № 2 Группа № 3 Группа № 4

Передняя правая 0,945 ± 0,04 0,965 ± 0,06 0,970 ±0,05 0,958 ± 0,06

Передняя левая 0,973 ± 0,07 0,963 ± 0,04 0,941 ± 0,04* 0,933 ± 0,03*

Задняя правая 0,973 ± 0,05 0,983 ± 0,02 1,003 ± 0,04* 0,979 ± 0,03

Задняя левая 1,011 ± 0,05 1,006 ±0,03 1,028 ± 0,04*#Л 0,988 ± 0,03

* - статистически значимое отличие со значением группы № 1 (р<0,05); # -значимое отличие со значением группы № 2 (р<0,05); А - значимое отличие со значением группы № 4 (р<0,05).

Пальцевые индексы 20:4Э передней правой конечности самцов экспериментальных групп имеют более высокие значения по сравнению со значением этого индекса животных интактной группы. При сравнении пальцевого индекса 20:40 передней левой конечности самцов экспериментальных и интактной групп наблюдается тенденция к уменьшению значения этого индекса у экспериментальных групп. Статистически значимое уменьшение значения индекса 2Э:40 АБ по сравнению с интактной группой зафиксировано для самцов 3-й и 4-й групп. Для индекса 2Э:40 правой задней конечности самцов также наблюдается тенденция к увеличению его значения в экспериментальных группах по сравнению со значением в контрольной группе. Достоверное увеличение этого индекса зафиксировано для животных 3-й группы. При сравнении значений 20:4П) индекса левой задней конечности у самцов разных групп однонаправленных тенденций нами не обнаружено. По сравнению с группой 1 значение индекса 2Б:4Э РБ увеличилось в 3-й группе, уменьшилось во 2-ой и 4-й группах. Статистически значимые различия обнаружили для индексов 2-й и 3-й групп, а так же для 3-й и 4-й групп, в которых индекс 3-й группы

имел преобладающее значение. В таблице 5 отражено попарное сопоставление индексов II и IV пальцев для каждой конечности самок экспериментальных и интактной групп.

Таблица 5

Показатели 2Р:4Р пальцевого индекса самок _

конечность Группа № 1 Группа № 2 Групп» № 3 Группа № 4

Передняя правая 0,928 ± 0,04 0,974 ± 0,04*Л 0,956 ± 0,06 0.927 ± 0,05

Передняя левая 0,944 ± 0,05 0,957 ± 0,04 0,927 ± 0,05 0,939 ±0,05

Задняя правая 0,984 ± 0,04 0^*88 ± 0,03 1,011 ± 0,03*#л 0,973 ±0,03

Задняя левая 1,005 ± 0,03 0,982 ±0,03* 1,028 ± 0,03*#л 0,986 ± 0,02*

*- статистически значимое отличие со значением группы № 1 (р<0,05); # значимое отличие со значением группы №2 (р<0,05); Л значимое отличие со значением группы №4 (р<0,05).

При сопоставлении индекса 20:4Э правой передней конечности самок нами было установлено, что животные контрольной группы имеют наибольшее его значение, которое достоверно выше значения в интактной группе и 4-й группе. Значение Ю:40 АО 3-й группы также увеличено по сравнению со значением в контроле, но это различие статистически не достоверно. Для индекса 2Б:40 левой передней конечности самок статистически значимых различий между группами не было найдено. Наибольшее значение 20:40 АБ наблюдается у животных 2-й группы, наименьшее - у животных 3-й группы. При сравнении индекса Ю АО правой задней конечности самок наименьшее значение нами обнаружено у животных 4-й группы, а наибольшее у животных 3-й группы. Значение индекса 20:4и РБ животных 3-й группы достоверно выше этого значения животных 1-й, 2-й и 4-й групп. Достоверное уменьшение значения ЮЛИ индекса задней левой конечности самок, по сравнению с интактным значением наблюдалось также во 2-й и 4-йгруппах. Индекс 20:4Б РБ

животных 3-й группы достоверно выше значения этого индекса у животных 2-й и 4-й групп.

Таким образом, пальцевые индексы 2В:4и самцов экспериментальных групп имеют тенденцию к увеличению значения, по сравнению с контрольным значением, на правой стороне тела, а на левой стороне тела к уменьшению значения индекса. У самцов пренатальное воздействие тестостерона и ципротерона проявляется в разнонаправленных эффектах только в изменении значений 2Э:40 РБ, воздействие тестостерона приводит к увеличению значения индекса, а воздействие андрокура - к уменьшению. У самок нет явных признаков однонаправленных проявлений, обусловленных стороной тела, но наблюдается общая тенденция к увеличению значений индексов 2Э:40 в экспериментальных группах, по сравнению с контрольной группой. Пренатальное воздействие тестостерона и андрокура отразилось на пальцевых индексах 20:40 самок противоположными эффектами. Индексы 2Э:40 АО, 20:40 РО, 20:40 РБ животных 3-й группы увеличиваются, а у 4-й группы - уменьшаются. Значение индекса 2Э:4В ЛЯ, наоборот, повысилось в 4-й группе 4, уменьшилось в 3-й группе.

Аногенитальное расстояние является морфометрическим маркером развития половой системы животных. В норме особи мужского пола имеют большее значение АГР, чем особи женского. Инверсия значения этого параметра свидетельствует о нарушении функционирования эндокринной системы и, как следствие, нарушении развития половой системы. Исследование аногенитального расстояния показало, что у животных мужского пола оно увеличивается в 4-й группе и уменьшается у животных 2 и 3 групп, по сравнению с интактной группой. У животных женского пола экспериментальных групп наблюдается увеличение значения АГР по сравнению с интактной группой. Различия в значениях АГР животных женского пола 1 и 3 групп является достоверной. Таким образом, воздействие тестостерона пропионата во время пренатального развития организма приводит к незначимому уменьшению величины АГР у животных

мужского пола. А у животных женского пола наоборот, достоверно увеличивает значение АГР. Результаты нашего исследования согласуются с результатами исследования Hotchkiss [2007], в котором у потомства женского пола перенесшего пренатальную андрогенизацию наблюдалось увеличение этого значения, а мужского - уменьшение.

Стероидное окружение развивающегося плода может существенно повлиять на его постнатальные физиологию и поведение. Предполагается, что концентрация стероидных гормонов, влияющая в утробе матери на плод, может быть оценена у потомства во взрослом состоянии измерением соотношения длины второго и четвертого пальцев или 2D:4D индексом [Manning et al., 2003]. Проведенное нами исследование доказывает, что гормональные механизмы, обуславливающие морфогенез дистальных отделов конечностей млекопитающих, в частности, рост пальцев, являются неоднозначными. Согласно результатам нашего исследования пальцевой 2D:4D индекс не может быть использован как маркер исключительного пренатального влияния андрогенов. Инъекционный стресс, как фоновое воздействие при введении беременным самкам лабораторных мышей препаратов андрогенов, вызывает трудно дифференцируемые аналогичные эффекты. Установленные явления половой, билатеральной и краниокаудальной специфичности апробированных пренатальных воздействий доказывают сложность и многообразие механизмов регуляции роста конечностей и гормональных взаимодействий в функциональной системе мать-плацента-плод.

ВЫВОДЫ

1. Все конечности белых лабораторных мышей, независимо от пола, билатеральной или кранио-каудальной принадлежности имеют ульнарный (мужской) тип с преобладанием длины четвёртого пальца над вторым. Формула длины пальцев передней левой конечности соответствует аналогичной формуле кисти человека (III>IV=II>V>I).

2. При введении беременным самкам лабораторных мышей веществ, взаимодействующих с андрогенсвязывающими рецепторами (тестостерона и ципротерона) наблюдается статистически значимый маскулинизирующий эффект на 2D■ЛD пальцевой индекс потомства, т.е. снижение его значения по сравнению с контролем. Статистически значимый феминизирующий эффект или повышение его значения независимо от пола наблюдается на задних конечностях потомства.

3. Полозависимое билатерально перекрёстное отсутствие эффекта пренатальной андрогенизации на величину пальцевого 2Г):4Т) индекса наблюдается у самцов на передней правой, у самок на передней левой конечности.

4. Введение беременным самкам лабораторных мышей препаратов тестостерона, ципротерона и масла для контроля фона инъекционного стресса, вызывает общий рост длины всех пальцев конечностей потомства. У потомства женского пола ципротерон нивелирует фоновое воздействие инъекционного стресса.

5. Пренатальная гидрогенизация оказывает статистически значимый маскулинизирующий, повышающий эффект на аногенитальное расстояние у животных женского пола.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Апробированные в диссертационном исследовании субтоксические дозы препаратов андростероидных гормонов не вызывают летального эффекта у потомства лабораторных мышей и рекомендуются для экспериментального изучения их воздействия на организм беременных животных и организм плода.

2. При введении лекарственных препаратов беременным лабораторным животным и оценке их воздействия необходимо учитывать эффект модулирующего воздействия на потомство инъекционного стресса.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кастерина, (Фомина) A.B. Линейные зависимости значений пальцевого (2D:4D) индекса ляп мужского пола/ P.M. Хайруллин, E.H. Филиппова, A.A. Бутов, A.B. Кастерина, Ф.Р. Хайруллин, Ю.Ф. Зеркалова// Вестник МГУ. - Антропология,- 2011. Серия XXIII -№ 2.- С. 16-24.

2. Фомина, A.B. Анатомо-морфометрическая характеристика дистальных отделов конечностей лабораторных мышей как экспериментальной модели для исследования 2d:4d пальцевого индекса человека/ A.B. Фомина, P.M. Хайруллип, Ю.Ф. Зеркалова // Фундаментальные исследования.- 2012.- № 12 (часть 2).- с. 381-385.

3. Фомина, A.B. Вариабельность 2D:4D пальцевого индекса у диких и лабораторных животных/ P.M. Хайруллин, A.B. Фомина, Н.К. Айнуллова// Фундаментальные исследования.- 2013.- № 6.- Часть 3.-С. 611-615.

4. Кастерина, (Фомина) A.B. Особенности лабораторной модели для экспериментального исследования пренатальной андрогенизации в биомедицинской диагностике/ A.B. Кастерина, Ю.Ф. Зеркалова, E.H. Филиппова// Сб. Высшее сестринское образование в системе российского здравоохранения: матер, росс, научно-практ. конфер. с международ, участ. (15-16 декабря 2011 г., г. Ульяновск). - Ульяновск: УлГУ, 2011.-С. 34-35.

5. Кастерина, (Фомина) A.B. Морфометрическая характеристика дистальных отделов конечностей мыши в условии пренатальной андрогенизации/ A.B. Кастерина (Фомина)// Материалы Всероссийского конкурса научно-исследовательских работ студентов и аспирантов в области биологических наук в рамках Всероссийского фестиваля науки: сб. матер. Всеросс. конкурса научно-иссл. работ в 2ч,- Под ред. Б.П. Чуракова,- Часть 2,- Ульяновск: УлГУ, 2011.- С. 59-61.

6. Фомина, А.В. Пренатальное воздействие тестостерона пропионата на аногенитальное расстояние у лабораторных мышей/ А.В. Фомина, Д.А. Тихонов, Ю.Ф. Зеркалова, P.M. Хайруллин// В кн.: Первый Национальный Форум «Репродуктивное здоровье как фактор демографической стабилизации»,- Ростов-на-Дону, 2012,- С. 74-75.

7. Fomina, A.V. Effect of prenatal androgenization at the finger length and 2D:4D digit ratio of laboratory mice/ R.M. Khayrullin, A.V. Fomina, R.T .Sulaymanova, N.K. Aynullova// - In e-book: Abstracts of the 5th International Symposion of Clinical and Applied Anatomy and the 1st Paneuropean Meeting of Anatomists 24th-26th May 2013.- Graz, Austria.-2013,- P. 66-67.

Список используемых сокращений

1D:2D - (lDigit:2 Digit) соотношение длин первого и второго пальцев;

1D:3D- (lDigit:3 Digit) соотношение длин первого и третьего пальцев;

1D:4D- (lDigit:4 Digit) соотношение длин первого и четвертого пальцев;

1D:5D- (lDigit:5 Digit) соотношение длин первого и пятого пальцев;

2D:3D- (2 Digit:3 Digit) соотношение длин второго и третьего пальцев;

2D:4D- (2 Digit:4 Digit) соотношение длин второго и четвертого пальцев;

2D:5D- (2 Digit:5 Digit) соотношение длин второго и пятого пальцев;

3D:4D- (3Digit:4 Digit) соотношение длин третьего и четвертого пальцев;

3D:5D- (3Digit:5 Digit) соотношение длин третьего и пятого пальцев;

4D:5D- (4Digit:5 Digit) соотношение длин четвертого и пятого пальцев;

AD - передняя правая конечность;

AS - передняя левая конечность;

PD - задняя правая конечность;

PS — задняя левая конечность;

АГР — аногенитальное расстояние;

ПИ — пальцевой индекс;

ДТ - дигидротестостерон;

РА — рецепторы андрогенов;

РЭ - рецепторы эстрогенов;

Тст — тестостерон

Фомина Анастасия Владимировна

МОРФОМЕТРИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСТАЛЬНЫХ ОТДЕЛОВ КОНЕЧНОСТЕЙ МЫШЕЙ В УСЛОВИЯХ ПРЕНАТАЛЬНОЙ АНДРОГЕНИЗАЦИИ

Специальность 06.02.01 - Диагностика болезней и терапия животных, патология, онкология и морфология животных

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Отпечатано в типографии ООО «Вектор-С» 432013, г. Ульяновск, ул. Промышленная, д. 53 Б Тел. 8 (8422) 65-84-05

Подписано в печать 18.10.2013 г. Формат 60x84 1/16. Усл.печ.л.0,8. Заказ № 13/285 2013 г. Бумага офсетная. Печать ризографическая. Гарнитура Times New Roman. Тираж 80 экз.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Фомина, Анастасия Владимировна, Ульяновск

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ульяновский государственный университет»

На правах рукописи

04201365324

Фомина Анастасия Владимировна

МОРФОМЕТРИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСТАЛЬНЫХ ОТДЕЛОВ КОНЕЧНОСТЕЙ МЫШЕЙ В УСЛОВИЯХ ПРЕНАТАЛЬНОЙ АНДРОГЕНИЗАЦИИ

06.02.01 - диагностика болезней и терапия животных, патология, онкология и

морфология животных.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор

Хайруллин Радик Магзинурович

Ульяновск - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ..........................................................................4

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................5

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 .Сравнительно-анатомическая характеристика дистальных отделов конечностей

человека и лабораторных животных....................................................10

1.2.Значение пальцевых индексов для оценки биологических и поведенческих характеристик

человека и животных.......................................................................15

1.3.Лабораторные модели для исследования 2D:4D Digit Ratio (отношения длины второго пальца к длине четвёртого)...........................19

1.4.Влияние андрогенов на рост и развитие костной ткани........................28

1.5.Аногенитальное расстояние (АГР) как

морфологический маркер пренатальной андрогенизации.........................34

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.......................37

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Длина пальцев животных в условиях пренатальной андрогенизации.....45

3.1.1. Длина пальцев интактной и контрольной группы животных..............45

3.1.2. Длина пальцев при пренатальном воздействии тестостерона.............50

3.1.3. Длина пальцев при пренатальном воздействии андрокура................52

3.1.4.Сравнительные эффекты пренатальных воздействий на морфометрические параметры

дистальных отделов конечностей.......................................................55

3.2. Значения пальцевых индексов животных

в условиях пренатальной андрогенизации.............................................62

3.2.1. Значения пальцевых индексов интактной

и контрольной группы животных.........................................................62

3.2.2. Значения пальцевых индексов при

пренатальном воздействии тестостерона............................................................70

3.2.3. Значения пальцевых индексов при пренатальном

воздействии андрокура....................................................................73

3.2.4 Сравнительные эффекты пренатальных

воздействий на пальцевые индексы....................................................77

3.3. Сравнительные эффекты пренатальных

воздействий на ано-генитальное расстояние........................................89

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ..........91

ВЫВОДЫ..................................................................................109

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.........................................................................110

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............................................................111

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АБ - передняя правая конечность; АЭ - передняя левая конечность; РЭ - задняя правая конечность; РБ - задняя левая конечность; АГР - аногенитальное расстояние; ПИ - пальцевой индекс; ДТ - дигидротестостерон; РА - рецепторы андрогенов; РЭ - рецепторы эстрогенов; Тст - тестостерон.

Актуальность темы

Значения соотношения длин второго и четвёртого пальцев и костных лучей кисти, выражаемые соответствующим индексом у позвоночных животных являются морфологическим маркером для оценки уровня андрогенов в крови плода в пренатальном периоде развития [Manning с соавт., 1998]. Гормонально опосредованный пренатальный морфогенез дистальных отделов конечностей, мозга и органов репродуктивной системы позволяет широко использовать пальцевые индексы во взрослом периоде жизни для оценки особенностей поведения, целого ряда физиологических признаков, плодовитости, рисков развития онкологических и эндокринных заболеваний; [Mclntyre, 2006; Khayrullin, 2011]. Однако правомерность использования морфометрических показателей для оценки степени воздействия уровня пренатальных андрогенов на постнатальные физиологические признаки и особенности поведения до сих пор экспериментально не доказана и вызывает сомнения. Существует доказательства того, что не уровень андрогенов и их метаболитов в крови плода, но стероидных гормонов в целом, и, в первую очередь гормонов стресса, оказывает явные эффекты на рост и дефинитивную длину конечностей, пальцевые индексы и сопряжённые постнатальные физиологические признаки [Lilley et al., 2010]. Показано, что у потомства эффекты, аналогичные эффекту пренатальной андрогенизации, способны вызывать хэндлинг и иммобилизация беременных животных [Науменко с соавт., 1990], иньекционный стресс, вызываемый введением не самих стероидов, а веществ используемых для контроля их введения [Morales-Otal et al., 2010].

Несмотря на то, что детерминируемые гомеозисными генами процессы морфогенеза конечностей и половых органов у животных и человека однотипны [Duboule, Sordino, 1997; Zakany, Duboule, 1999], результаты исследований проведённых на лабораторных животных

экспериментальных исследований не дают возможности адекватного объяснения закономерностей их гормональной регуляции на этапе пренатального онтогенеза [Talarovikova et al., 2009; Zheng and Cohn, 2011]. Полученные авторами результаты противоречивы и диктуют необходимость более тщательных исследований морфометрических критериев для оценки эффектов пренатальной андрогенизации.

Цель исследования:

Установить сравнительные эффекты влияния пренатальной андрогенизации и инъекционного стресса на морфометрические параметры дистальных отделов конечностей и аногенитальное расстояние у лабораторных мышей.

Задачи исследования:

1. Определить морфометрические параметры дистальных отделов конечностей интактной группы лабораторных мышей в зависимости от пола, билатеральной и кранио-каудальной принадлежности.

2. Установить эффекты введения препаратов андрогенов и антиадрогенов беременным самкам лабораторных мышей на морфометрические параметры дистальных отделов конечностей их потомства в зависимости от пола, билатеральной и кранио-каудальной принадлежности.

3. Провести сравнительный анализ эффектов пренатальных воздействий на морфометрические параметры дистальных отделов конечностей лабораторных мышей.

4. Выявить изменения аногенитального расстояния у потомства лабораторных мышей.

Научная новизна исследования

В исследовании впервые установлены пальцевые формулы, морфологический тип конечностей лабораторных мышей и эффекты

статистически значимого изменения длины дистальных отделов конечностей у половозрелого потомства обоего пола, подвергшегося пренатальному воздействию препаратами тестостерона и ципротерона. Постнатальное увеличение длины пальцев под воздействием тестостерона наиболее выражено у потомства мужского пола. Инъекционный стресс, испытываемый беременными самками, модулирует эффекты введения тестостерона и ципротерона на постнатальный рост и дефинитивную длину конечностей. Результаты исследования доказывают наличие специфичности полученных эффектов от фактора пола потомства, билатеральной и кранио-каудальной принадлежности конечностей.

Научно-практическая значимость

Научно-практическая значимость исследования состоит в разработке методических подходов с использованием аутбредных белых мышей для исследования эффектов пренатальной андрогенизации. Определены оптимальные дозы андрогенов для введения беременным самкам мышей с выявленным эффектом воздействия на потомство. Полученные морфометрические параметры дистальных отделов конечностей, длины пальцев и пальцевые индексы могут служить референтными величинами для сравнительно-анатомических исследований закономерностей полового диморфизма, билатеральной и кранио-каудальной организации добавочного скелета. Результаты исследования являются информационной основой для разработки способов коррекции и выяснения основных механизмов гормонально опосредованного морфогенеза и роста дистальных отделов конечностей у высокоорганизованных животных и человека на пренатальных этапах развития путём использования препаратов анаболических стероидов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. По морфометрическим параметрам дистальные отделы конечностей лабораторных мышей являются конечностями ульнарного (мужского) типа с преобладанием длины четвёртого пальца. Формула длины пальцев передней левой конечности соответствует аналогичной формуле кисти человека.

2. Пренатальная андрогенизация беременных самок лабораторных мышей вызывает неоднозначные изменения пальцевого индекса 20АТ) у потомства, которые зависят от пола животного, билатеральной и кранио-каудальной принадлежности конечности.

Апробация результатов исследования

Основные результаты и положения диссертации были представлены, доложены и обсуждены на Всероссийском конкурсе научно-исследовательских работ студентов и аспирантов в области биологических наук в рамках Всероссийского фестиваля науки (Ульяновск, 2011), Первом национальном форуме «Репродуктивное здоровье как фактор демографической стабилизации» (Ростов-на-Дону, 2012), на V международном симпозиуме клинической и прикладной анатомии (18САА) и I общеевропейском съезде анатомов (Грац, Австрия, 2013) и расширенном межкафедральном совещании кафедр анатомии человека, кафедры морфологии, кафедры нормальной и патологической физиологии, кафедры биологии и биоэкологии медицинского факультета им. Т.З. Биктимирова ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный университет» Минобрнауки РФ (Ульяновск, 2013).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, из которых 3 - в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК РФ для опубликования

результатов диссертационных исследований на соискание ученой степени кандидата и доктора наук.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, их обсуждения, выводов, библиографического списка. Текст диссертации изложен на 134 страницах машинописного текста, иллюстрирован 17 рисунками и 33 таблицами. Список использованной литературы содержит 205 работ, из которых 19 отечественных и 186 иностранных.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Сравнительно-анатомическая характеристика дистальных

отделов конечностей человека и лабораторных мышей

У всех наземных позвоночных животных скелет свободной конечности состоит из трех звеньев: stylopodium, zeugopodium, autopodium [19]. В передней конечности stylopodium является областью плеча, zeugopodium -предплечья, autopodium - кисти. Наиболее сложное строение имеет autopodium, в котором выделяют отдельные части: запястье [carpus] -basipodium, пястье [metacarpus] - metapodium, пальцы [digiti] - acropodium. Дистальные отделы конечностей позвоночных морфологически разнообразны, что обусловлено экофункциональной специализацией животного [17]. Развитие скелета и некоторых органов урогенитальной системы позвоночных животных находится под контролем системы гомеозисных Нох-генов [83; 108; 144]. Мутации этих генов могут привести к значительным фенотипическим изменениям. Примером таких мутаций является ладонно-подошвенный генитальный синдром, который характеризуется синдактилией пальцев обеих рук и ног, сопровождающийся аномалиями мочеполовой системы [129]. Нох-гены распределены по 4 кластерам: А, В, С и D [103]. Развитие пальцев находится под контролем генов Ноха-10, Ноха-11, Ноха-12 кластера А и генов Hoxd-9 - Hoxd-13 кластера D £128; 127]. У человека эти кластеры расположены во 2, 7, 12, 17 хромосомах [21], а у мыши во 2, 6, 11, 15 хромосомах [67]. Таким образом, высококонсервативный генетический механизм обеспечивает однотипность закладки зачатков конечностей и единый тип скелета конечностей всех позвоночных [6].

Передние конечности грызунов четырехпалые, т.к. первый палец у них редуцирован. На кисти имеются пять пальцевых бугорков - на кончиках пальцев, три межпальцевых бугорка на ладони и два у основания ладони -бугорок тенара и бугорок гипотенара. На ладонях и подошвах шерсть

и

отсутствует, но дорсальные поверхности конечностей покрыты короткими волосками (рис. 1).

В сравнительном аспекте запястье человека состоит из восьми коротких костей (рис. 2) [11], расположенных в два ряда, дистальный и проксимальный. В отличие от человека, запястье мышей состоит не из восьми, а из девяти костей, также расположенных в два ряда. Проксимальный ряд представлен ладьевидно-полулунной, трехгранной костью, костью - трапецией, а также сесамовидными костями -гороховидной и серповидной. Дистальный ряд запястья мыши представлен трапециевидной, центральной, головчатой, крючковидной костями. Центральная кость запястья является самостоятельной, она не срастается с крючковидной, как у человека. На локтевой стороне запястья расположена дополнительная сесамовидная кость, находящаяся в толще локтевого бугорка на волярной поверхности.

Пясть, как человека, так и мыши представлена пятью длинными трубчатыми костями. Первая пястная кость у человека, и мышей сильно редуцирована, она короче и толще остальных. У человека, II пястная кость кисти является самой длинной, а у грызунов самыми длинными пястными костями являются III и IV кости, затем следуют II пястная и V пястная. У грызунов также на сгибательной поверхности каждого пястно-фалангового сустава находится по две ладонные сесамовидные кости, которые вместе с синовиальной сумкой образуют канал для сухожилий сгибателя пальцев. Для большинства млекопитающих, в том числе и для человека, характерна типовая фаланговая формула - 2.3.3.3.3, за исключением китообразных [17]. Несмотря на то, что передние конечности мышей четырехпалые их фаланговая формула аналогична человеческой, т.к. первый палец передних конечностей мышей имеет две редуцированные, но хорошо различимые фаланги. Фаланги остальных пальцев кисти похожи на фаланги кисти человека. По данным Хайруллина P.M. [2003] формула длин пальцев кисти

Рис. 1. Внешний вид передней левой конечности мыши по M.J. Cook [1965]. Обозначения: А - тыльная сторона, Б - ладонная сторона; I, II, III, IV, V - номера пальцев.

IV III

А

Рис. 2. А - Скелет правой кисти человека с тыльной стороны [5]. Б - скелет левой передней конечности мыши с тыльной стороны [25].

Обозначения: 1 - ладьевидная кость (os scaphoideum), полу лунная кость (os lunatum), 3 - трехгранная кость (os triquetrum), 4 - гороховидная (os pisiforme), 5 - кость-трапеция (os trapezium), 6 - трапециевидная кость (os trapezoideum), 7 - головчатая кость (os capitatum), 8 - крючковидная кость (os hamatum), 9 - центральная кость (os centrale), 10 - ладьевидно-полулунная (os scapholunatum), 11 - серповидная кость (os falciformis); I, II, III, IV, V - номера лучей.

человека (пальцевая формула) независимо от пола выглядит следующим образом: «III>II=IV>I>V», у мышей такая формула не определена. У грызунов на сгибательной поверхности у дистального конца фаланг каждого пальца находится по одной сесамовидной кости.

В задней конечности stylopodium является областью бедренной кости, zeugopodium - голени, autopodium - стопы [19]. Последняя так же делится на три звена, характеризующие стопу как наиболее сложно устроенную часть нижней конечности: предплюсна [tarsus] - basipodium, плюсна [metatarsus] -metapodium, пальцы [digiti] - acropodium. Задние конечности грызунов имеют существенные морфологические различия по сравнению с передними (рис. 3). Задние конечности пятипалые и имеют большие размеры относительно передних конечностей. Предплюсна у человека представлена семью костями, расположенными в два ряда (рис. 4). Предплюсна грызунов состоит из восьми костей, образующие три ряда между костями голени и предплюсны. Проксимальный ряд представлен тремя костями - таранной, пяточной и болыпеберцовой предплюсневыми костями, средний ряд включает одну ладьевидную кость. Дистальный ряд состоит из трех клиновидных костей и кубовидной кости. Третьей костью проксимального ряда является небольшая болыпеберцовая кость предплюсны [os tibíale], характерная для грызунов. Она располагается медиально к головке таранной кости и часто несет на плантарной поверхности маленькую сесамовидную кость.

Плюсневые кости [ossa metatarsalia] человека и мышей представлены пятью длинными, хорошо развитыми костями (рис. 4). На плантарной поверхности каждого плюснефалангового сустава располагается по две сесамовидные кости. У человека самая короткая и толстая I плюсневая кость, самая длинная - И. У грызунов также самая короткая I плюсневая кость, за ней следует V плюсневая; II, III и IV плюсневые кости, почти равные по длине. Фаланговая формула задних конечностей мышей соответствует таковой на передних конечностях - 2.3.3.3.3. Скелет I пальца

Рис. 1. Внешний вид задней правой конечности мыши по M.J. Cook [1965]. Обозначения: А - тыльная сторона, Б - ладонная сторона; I, II, III, IV, V - номера пальцев.

Рис. 4. А - скелет правой стопы человека [5]. Б - скелет левой задней конечности мыши [25].

Обозначения: 1 - пяточная (calcaneus), 2 - таранная (talus), 3 - ладьевид