CC BY
3УДК 639.13:611.78
Гармаев Б. Ц., Сиразиев Р. З. Garmaev B. To., Siraziev R. Z.
ГИСТОСТРУКТУРА КОЖНО-ВОЛОСЯНОГО ПОКРОВА БАЙКАЛЬСКОЙ НЕРПЫ
HISTOSTRUCTURE OF THE SKIN-HAIR COVER OF THE BAIKAL SEAL
Видообразование байкальской нерпы в Байкале, определялось воздействием низких температур и водной среды. Нерпа прекрасно адаптировалась к конкретным экологическим условиям и успела выработать эффективные теплоизоляционные механизмы, направленные на поддержание гомеостаза. Структурно-морфологическая адаптация кожного покрова обеспечила ей высокую выживаемость в условиях холодного и глубоководного водоема.
Использован комплекс гистологических и биометрических методов в исследовании кожи байкальской нерпы. Выявлены видоспецифические особенности и структурно-функциональные преобразования кожно-волосяного покрова зверя в постнатальном периоде онтогенеза.
Ключевые слова: Байкальская нерпа, кожа, эпидермис, дерма, подкожная клетчатка, волосяной покров.
The formation of species of Baikal seal in Baykal, was determined by the action of low temperatures and aqueous medium. Seal wonderfully was adapted to the specific ecological conditions and had time to manufacture the effective thermal insulation mechanisms, directed toward the maintenance of homeostasis. The structural-morphological adaptation of skin ensured with it high viability under the conditions of cold and deep water reservoir.
Is used the complex of histological and biometric methods in a study of the skin of Baikal seal. Species-specific special features and structural-functional conversions of the skin- hair cover of beast in the post-natal period of ontogenesis are revealed.
teywords: Baikal seal, skin, epidermis, derma, subcutaneous cellular tissue, hair cover.
Гармаев Бадма Цыденович -
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела незаразных болезней и воспроизводства животных Государственного научного учреждения Научно-исследовательский институт ветеринарии Восточной Сибири Россельхозакадемии г. Чита
Тел: 89244744912 E-mail: gbtc@yandex.ru
Сиразиев Ромазан Закарьянович -
заместитель директора по научной работе Государственного научного учреждения Научно-исследовательского института ветеринарии Восточной Сибири, доктор биологических наук, профессор, г. Чита
Тел: 8 (3022-)23-21-39; 89243873735 Е-mail: srz1963@mail.ru
Цыбикжапов Алдар Дашиевич -
кандидат ветеринарных наук, и.о. доцента кафедры хирургии, акушерства и биотехнологии факультета ветеринарной медицины ФГБОУ ВПО «Бурятская ГСХА им. В.Р.Филиппова» Тек 89244744912 E-mail: gbtc@yandex.ru
Garmaev Badma Tcidenovoch -
Candidate of Science in Biology,
Senior Researcher
Research Institute
of Veterinary Sciences
of East Siberian
Chita
Теl: 89244744912 E-mail: gbtc@yandex.ru
Siraziev Romazan Zakirjanovich -
Doctor of Science in Biology, Deputy Director Research Institute of Veterinary Sciences of East Siberian Chita
Теl: 8 (3022-)23-21-39;
89243873735
Е-mail: srz1963@mail.ru
Tsybikzhapov Аldar Dashievich -
candidate of veteterinary sciences, i.o. the docent of the department of surgery, midwifery and biotechnology of the department of veterinary medicine FSBEI НРE «Buryat SAA by V.R.Filippova». Теl: 89244744912 E-mail: gbtc@yandex.ru
Байкальский тюлень или нерпа (Pusa si-birica Gmein.) является индикатором состояния и функционирования экосистемы озера Байкал и издавна привлекает большое внимание исследователей (Пастухов, 1993; Петров, 2009; Ламажапова, 2011; Гармаев, 2013). Вместе с тем, микроморфология большинства органов байкальского тюленя до последнего времени остается слабо изученной. Принятые (строительство
магистральных газо- и нефтепроводов) и планирующиеся (развитие туризма) государственные программы по поднятию и развитию экономики Сибири и Дальнего Востока приведут к значительным антропогенным нагрузкам на биоценоз озера. Кожному покрову, наряду с другими органами и тканями, принадлежит существенная роль в адаптационных процессах животного к меняющимся условиям среды.
Материал и методы. Материал для работы собирался в среднем и северном Байкале во время ледового (апрель), весеннего (май, ружейный отстрел, Чивыркуйский залив) и осеннего (октябрь-ноябрь, сетной лов, залив Провал) промысловых сезонов в период с 2007 по 2008 гг. в составе межвузовских и международных экспедиций. Пробы взяты у различных возрастных групп животных: щенки (белёк) - 1 месяц, кумуткан - 2,5 месяца; молодые животные - 1 год; половозрелые - 6 лет; взрослые особи - 10 лет, по три животных в группе.
Возраст определяли по годовым кольцам на цементе клыков (на окрашенных срезах декаль-цинированного зуба) или по годовым сегментам (до 6 лет) когтей (Пастухов, 1993).
Материалом исследований служили кусочки кожи байкальской нерпы, взятые с различных участков тела (грудь, брюхо и спина), которые фиксировали в 10 %-ном растворе нейтрального формалина, жидкости Карнуа, нейтральной фиксирующей смеси А.Л. Шабадаша (1947), затем, заключали в парафин.
Гистоструктуру кожи изучали на срезах (толщиной 6-8 мкм) после окраски гематоксилин - эозином и по ван Гизон (Ромейс, 1953; Роскин, 1957).
При помощи окуляр-микрометра измеряли общую толщину кожи, толщину эпителиального покрова, сосочкового и сетчатого слоев дермы, а также подкожной жировой клетчатки. Подсчет количества волосяных фолликулов и пучков, а также волос в пучке в дерме кожи производился на тангенциальных срезах в 30 полях зрения по методике, предложенной Диомидовой и др. (1960).
Полученный числовой материал подвергался статистической обработке по Сиразиеву и др. (2004) и с использованием компьютерных программ «Microsoft Excel». Вычисление достоверной разницы находили сопоставлением математических показателей каждой последующей группы животных с предыдущим возрастным периодом.
Результаты исследований. Кожа байкальской нерпы представлена хорошо выраженными двумя слоями - эпидермисом и дермой. Эпидермис кожи включает: базальный, шиповатый, зернистый и роговой слои. Блестящий слой в этой возрастной группе не выражен, он начинает просматриваться лишь с годовалого возраста. Клетки базального слоя столбчатой формы, цитоплазма их интенсивно окрашивается в фиолетово-черный цвет, по-видимому, окраска базальных клеток обусловлена присутствием пигментных веществ. Ядра эпителио-цитов округло-овальной или овальной формы расположены на разных уровнях. Среди эпителиальных клеток встречаются митозы. В шиповатом слое обычно в два ряда находятся большие с более светлой цитоплазмой полигональные клетки, которые имеют крупные центрально расположенные ядра. В гипохромной кариоплазме просматриваются глыбки гетерох-роматина и ядрышки. Клетки зернистого слоя в эпителиальном пласте обнаруживаются в виде
непостоянной прерывающейся цепочки, включающей неодинаковое количество от 2-3 до 5 и более клеток. Роговой слой по своей структуре рыхлый, значительной толщины, положительно реагирует на кератин, ядра клеток в нём не выявляются. На отдельных участках эпидермиса кожи отмечаются различные по величине и толщине отслаивающиеся поверхностные пласты эпителиальных чешуек.
Так, у одномесячных животных общая толщина кожи в области груди, брюха и спины существенно не отличается. В период от 1-месячного до 2,5-месячного возраста толщина кожи в области груди и брюха достоверно увеличивается в 1,8 раза (Р<0,001), в области спины - в 1,9 раза (Р<0,001). У годовалых животных наибольшая толщина кожи отмечается в области брюха и груди, менее толстая она в области спины (63000,0±153,24 мкм). По сравнению с 2,5-месячными особями у годовалых зверей, в области груди и брюха кожа утолщается в 1,7 раза (Р<0,001), в области спины - в 1,5 раза (Р<0,01).
У животных за период от 1 года до 6 лет общая толщина кожи в области груди (Р<0,001) и брюха (Р<0,01) увеличивается в 1,2 раза, спины - в 1,3 раза (Р<0,001). А у взрослых животных наиболее толстая кожа находится на брюхе, затем - в области груди и далее - в области спины. За весь исследуемый период постна-тального онтогенеза общая толщина кожи байкальской нерпы в области груди увеличивается в 4,4 раза, брюха - в 5,2 раза и спины - в 4,6 раза (рис. 1). Приведенные данные показывают, что во всех возрастных группах из всех исследуемых участков, наибольшая толщина кожи обнаруживается в области брюха.
s 12
0 -I-т-:-I-I-
1 2,5 1 6 10 мес мес год лет лет
Рисунок 1 - Динамика общей толщины кожи байкальской нерпы в постнатальный период онтогенеза
У одномесячных животных толщина эпидермиса кожи в области груди, брюха и спины существенно не отличается. За последующие 1,5 месяца жизни толщина эпидермиса в области груди достоверно увеличивается в 1,1 раза
(62,9±2,35 мкм; Р<0,05), в области брюха - в 1,5 раза (81,6±10,90 мкм; Р<0,05), в области спины - в 1,3 раза (72,2±2,24 мкм; Р<0,05).
У годовалых особей наибольшую толщину эпидермис имеет в области брюха, менее толстый он в области груди и на спине. У животных этого возраста, по сравнению с 2,5-месячными особями, толщина эпидермиса в области груди увеличивается в 1,5 раза (Р<0,001), спины - в 1,3 раза (Р<0,001) и брюха - в 1,3 раза. К шестилетнему возрасту толщина эпителиального покрова кожи в области спины равняется 138,3±5,00 мкм, меньшей толщины эпителиальный покров кожи на груди (123,3±3,44 мкм), ещё тоньше он на спине. Толщина эпидермиса кожи в области груди увеличивается в 1,3 раза (Р<0,001), в области брюха - в 1,3 раза и в области спины - в 1,2 раза (Р<0,01) (рис. 2).
У 10-летних животных толщина эпидермиса в области груди равняется 136,2±2,76 мкм (Р<0,01), в области брюха - 141,8±13,05 мкм и в области спины - 127,3±1,65 мкм.
(Р<0,001), брюха - 6300,1±40,36 мкм (Р<0,001] и спины - 5500,0±69,51 мкм (Р<0,001) (рис. 3).
Рисунок 2 - Изменение толщины эпидермиса на различных участках тела нерпы в постнатальный период онтогенеза
У одномесячных животных толщина дермы кожи в области груди составляет 3900,0±55,36 мкм, в области брюха - 3400,3±46,94 мкм и в области спины - 3100,1±46,55 мкм. У особей 2,5-месячного возраста наблюдается достоверное утончение дермы кожи в области спины и груди, а в области брюха - остается на прежнем уровне. В годовалом возрасте нерпы толщина дермы в области брюха достоверно утончается (Р<0,05), а в области груди и спины, наоборот, утолщается (Р<0,001). Основа кожи 6-10 - летних зверей во всех исследуемых участках тела продолжает достоверно утолщаться (Р<0,001), при этом, в отмеченные возрастные периоды, наибольшая толщина дермы кожи обнаруживается в области брюха.
Так, у 10-летних животных толщина дермы в области груди равняется 6000,0±72,82 мкм
Рисунок 3 - Динамика толщины дермы кожи байкальской нерпы на различных участках тела в постнатальный период онтогенеза
Сосочковый слой дермы состоит из тонких коллагеновых и эластических волокон, содержит волосяные фолликулы, сальные и потовые железы. Пучки коллагеновых волокон образуют густую и плотную вязь, которая, в основном, располагается в плоскости параллельной поверхности кожи, а часть ориентирована вертикально. В дерме кожи эластических волокон значительно меньше, чем коллагеновых, и располагаются они неравномерно. Коллагеновые волокна плотно оплетают сальные и потовые железы. Вокруг волосяных фолликулов они образуют соединительнотканное дермальное влагалище - капсулу.
Сетчатый слой дермы кожи нерпы состоит из более толстых пучков коллагеновых волокон, которые, в отличие от сосочкового слоя, на различных участках кожного покрова имеют различное направление, образуя войлокообразное переплетение (вязь).
Нами в дерме кожи байкальской нерпы выявлено войлокообразное переплетение (вязь) коллагеновых пучков. Коллагеновые пучки пересекаются под разными углами друг к другу и образуют замкнутые крупные и мелкие петли (ячейки) своими тупыми и острыми углами они обращены к поверхности кожи. Внутри каждой петли перпендикулярно её плоскости расположены один или два коллагеновых пучка, анасто-мозирующих друг с другом. В местах контакта пучков, формирующих петлю, могут образовываться соединения двух видов. В одних случаях два этих пучка соединяются при взаимном проникновении множества фибрилл, пучков фибрилл или волокон, а в других - область перекреста оплетается одним крупным волокном, играющим роль своеобразной муфты. Этот тип
вязи характерен для кожи всей поверхности спины, груди и брюха.
Потовые железы имеют типичное трубчатое строение и располагаются в нижних слоях сосочкового слоя. Они состоят из секреторного отдела и длинного выводного протока. Секреторный отдел не образует клубка, а изгибается в виде спирали, далее извивается и переходит в длинный выводной проток, который открывается в верхней трети волосяного фолликула - волосяную воронку, но несколько ниже, чем таковой у сальных желез. Железистый эпителий концевых отделов представлен неодинаковой высоты столбчатыми клетками. Ядра гландулоцитов овальной формы и располагаются в центре. Выводные протоки потовых желез покрыты двухслойным кубическим эпителием. Под базальной мембраной эпителия секреторных отделов располагаются ми-оэпителиальные клетки, в округло-овальных ядрах, которых отмечается мелкоглыбчатый гетерохроматин.
Сальные железы - это простые парные железы альвеолярного типа. Альвеолы сальной железы имеют, в большинстве своем, короткие протоки, открывающиеся в волосяной фолликул на уровне верхней трети волоса. Клетки, выстилающие железы, крупные полигональной формы, в цитоплазме имеют много мелких вакуолей. Ядра клеток округлой формы. Ближе к покровному эпителию обнаруживаются железы, гланду-лоциты которых в цитоплазме содержат крупные вакуоли и имеют меньшего размера ядра, чем в таковых, расположенных глубже. К 10-летнему возрасту концевые отделы увеличиваются и железы становятся разветвленными.
Мышца-подниматель волоса в коже байкальской нерпы, в исследуемые возрастные периоды, нами не обнаружена.
У одномесячных бельков количество волосяных фолликулов в 1 см2 кожи в области груди составляет 5000±447,3, спины - 5230±584,1 и наибольшая их численность обнаруживается на брюхе (5802±652,0). Количество волосяных пучков в 1 см2 кожи в области груди составляет 1024±74,1, брюха - 1185±16,0 и спины -1150±33,7. К 2,5-месячному возрасту на спине (6086±612,2) и, особенно на груди (5463±701,8) их становится больше, а на брюхе - меньше. А у 1-6-летних зверей численность волосяных фолликулов и пучков на единицу площади кожного покрова во всех исследуемых участках тела животного продолжает уменьшаться. Наименьшее количество волосяных фолликулов отмечается в области груди.
Процесс уряжения волосяного покрова кожи нерпы наиболее выражен в 10-летнем возрасте в области груди, где насчитывается 1700±420,4 волос (Р<0,05), в области брюха - 2107±370,5 (Р<0,01) и в области спины - 2432±378,4 (рис. 4).
По сравнению с бельками, количество волосяных фолликулов на единицу площади кожи у десятилетних особей на спине уменьшается в 2,2 раза, на груди - в 2,9 раза, и на брюхе - в
2,8 раза. У 10-летних животных, по сравнению с одномесячными особями, численность волосяных пучков в 1 см2 кожи в области груди уменьшается в 4,4 раза, брюха - в 4,9 раза и спины -в 4,5 раза.
Рисунок 4 - Динамика количества волос на 1 см2 кожи на различных участках тела нерпы в постнатальный период онтогенеза
С возрастом у байкальской нерпы количество волос и количество пучков в 1 см2 кожи уменьшается, хотя количество волос в пучке увеличивается. Так, выявлено уменьшение количества пучков из четырех волос и увеличение численности пучков с пятью волосами. У особей одномесячного до однолетнего возраста частота встречаемости пучков из четырёх волос равна 41,1 %, далее из трёх - 22,3 %, затем из пяти -21,5 % и шести волос - 11,7 %. На пучки, состоящие из двух, семи и восьми волос, приходится всего 3,4 процента. У 6-10-летних животных количество пучков с 5 и 6 волосами становится больше. Пучки из пяти волос составляют 44,6 %, четырех - 32,6 % и шести - 19,3 %, а на остальные категории пучков приходится 3,5 процента.
По нашему мнению, при увеличении линейных размеров зверя, закономерно увеличивается и площадь поверхности тела. С её увеличением разреживается волосяной покров, так как количество волосяных фолликулов, заложенных в коже нерпы во время эмбрионального развития, не изменяется.
С возрастом зверя отмечается увеличение содержания жира в подкожной клетчатке. Так, у бельков толщина жирового слоя составляет 2-2,1 см или 83-86 %, а у 10-летних животных -уже 10-12 см или 94-95 % от общей толщины кожи (рис. 5).
Обсуждение полученных данных. Таким образом, от одномесячного до 10-летнего возраста толщина эпидермиса кожи байкальской нерпы в области груди увеличивается в 2,4 раза, брюха - в 2,6 раза, а в области спины - в 2,3 раза.
Рисунок 5 - Толщина подкожной жировой клетчатки кожи байкальской нерпы на различных участках тела в постнатальный период онтогенеза (%)
Анализ динамики микрометрических показателей дермы кожи байкальской нерпы свидетельствует о том, что в исследуемые нами сроки толщина основы кожи уменьшается до годовалого возраста. В различных участках тела зверя утончение дермы кожи носит асинхронный характер. Неравномерный процесс утончения дермы кожи в 2,5-месячном - годовалом возрастах в области груди, спины и брюха, на наш взгляд, обусловлен физиологическими особенностями животного. К 2,5-месячному возрасту кумуткан уже претерпевает линьку, приступает к самостоятельному добыванию пищи, что ведет к активизации двигательной активности, существенному преобразованию возрастной этологии животного с повышением нагрузки на кожный покров и соответствующей её перестройкой.
На наш взгляд, в сосочковом слое дермы кол-лагеновые волокна, направленные вертикально поверхности кожи, выполняют функцию своеобразных амортизаторов и факт наличия в дерме кожи байкальской нерпы сложных переплетений структурных систем, которые, с одной стороны, могут значительно растягиваться, а с другой - противодействовать сжатию.
По нашему мнению, это полностью соответствует функциональной нагрузке кожи в области груди и брюха, принимающих участие не только в постоянных и сложных движениях, но и испытывающих также давление, трение и травмы.
Одним из важных структурных элементов кожи наряду с другими органными и тканевыми компонентами, определяющими адаптацию ор-
ганизма к условиям окружающей среды, является волосяной покров, который существенно влияет на морфофункциональные особенности кожного покрова байкальской нерпы.
По нашему мнению, главной функцией волосяного покрова байкальской нерпы, становится защита поверхности тела от механических повреждений и облегчение передвижения в воде и по льду. Зверь хорошо скользит по снегу, льду и в то же время упругие волосы не дают ему откатываться назад. В воде упругий волосяной покров, возможно, способен гасить мелкие завихрения воды, возникающие при плавании животного. Волосы байкальской нерпы собраны в пучки, которые располагаются достаточно правильными рядами - поперек длинной оси тела.
Нами установлено, что у байкальской нерпы кроме одного остевого волоса в пучке бывает один промежуточный и до 5-7 пуховых волос. Наиболее крупный в каждом пучке - остевой волос, который располагается впереди остальных волос и прикрывает их, предохраняя, по-видимому, мелкие волосы от механических воздействий. В волосяном покрове кожи байкальской нерпы, уменьшение числа пучков и увеличение волос в пучке объясняется еще и тем, что мелкие пучки в процессе роста животного сливаются друг с другом, образуя более крупные.
Кожа с составляющими ее слоями наибольшую толщину имеет на брюшной стороне туловища. Эта характерная особенность объясняется тем, что брюшная сторона этих животных подвергается наибольшим механическим воздействиям при передвижении по суше и льду. С другой стороны, ей необходима лучшая термоизоляция, так как на суше звери лежат преимущественно на холодных камнях или на льду на брюхе, а при плавании внутренние органы не защищены от переохлаждения толстым слоем мышц, как на спине.
Мы считаем, что важной функцией подкожного жирового слоя кожи байкальской нерпы является защита внутренних органов от толчков и ударов, поддержание температуры тела на постоянном уровне.
Видообразование байкальской нерпы в Байкале, определялось воздействием низких температур и водной среды. Нерпа прекрасно адаптировалась к конкретным экологическим условиям и успела выработать эффективные теплоизоляционные механизмы, направленные на поддержание гомеостаза. Структурно-морфологическая адаптация кожного покрова обеспечила ей высокую выживаемость в условиях холодного и глубоководного водоема.
Литература:
1. Гармаев Б. Ц. Структурно-функциональная организация кожно-волосяного покрова байкальской нерпы. Улан-Удэ : ФГБОУ ВПО БГСХА. 2013. 77 с.
References:
1. Garmaev B. Tc. Structural-functional organization of the skin- hair cover of Baikal seal. Ulan-Ude., publ. FGBOU VPO BGSKHA. 2013. 77 p.
2. Ламажапова Г. П. Органы иммунной системы байкальской нерпы. М. : Изд-во «Спут-ник+», 2011. 133 с.
3. Пастухов В. Д. Нерпа Байкала // Биологические основы рационального использования и охраны ресурсов. Новосибирск, 1993. 262 с.
4. Петров Е. А. Нерпа Байкала // Биологические основы рационального использования и охраны ресурсов Новосибирск: Наука, 2009. С.271.
5. Пирс Э. Гистохимия теоретическая и прикладная. М. : Иностр. лит., 1962. 962 с.
6. Ромейс Б. Микроскопическая техника. М. : Иностр. лит., 1953. 718 с.
7. Роскин Г И. Микроскопическая техника. М. : Сов. наука, 1957. 468 с.
8. Макеев В. В. Гистоструктурные и некоторые гистохимические показатели кожи овец бурятского типа забайкальской породы : автореф. дис. ... канд. биол. наук. Ставрополь, 1973. 18 с.
9. Сиразиев Р. З. Пособие по основам биометрии : учеб. пособие. Улан-Удэ : ФГОУ ВПО БГСХА. 2004. 48 с.
2. Lamazhapova G. P. Guinier preston. organs of the immune system of Baikal seal. M. : Publishing house "Sputnik+", 2011. 133 p.
3. Pastuxov E. A. Seal of Baykal // Biol. basis rational of use and the conservation of resources. Novosibirsk, 1993. 272 p.
4. Petrov E. A. Seal of Baykal // Biol. basis rational of use and the conservation of resources. Novosibirsk, 2009. P. 271.
5. Pierce Y. Histochemistry theoretical and applied. M. : Foreign. lit., 1962. 962 p.
6. Romeys B. Microscopic technology. M. : Foreign. lit., 1953. 718 p.
7. Roskin G. I. Microscopic technology. M. : Sov. science, 1957. 468 p.
8. Makeev V. V. Explosives Gistostrukturnye and some histochemical indices of the skin of sheep of the buryat type of Transbaikal species : author's abst. ... cand. biol. sciences. Stavropol, 1973. 18 p.
9. Siraziev R. Z. Benefit on the bases of biometry. Ulan-Ude : FGOU VPO BGSKHA, 2004. 48 p.
