CC BY
19
УДК 636:611.8
СТРУКТУРНАЯ АДАПТАЦИЯ ДВЕНАДЦАТИПЕРСТНОЙ КИШКИ ПОРОСЯТ-ГИПОТРОФИКОВ ПРИ ВВЕДЕНИИ ПРЕПАРАТА «БИОКАРОТИВИТ»
Т.М. СКУДНАЯ УО «Гродненский государственный аграрный университет» г. Гродно, Республика Беларусь, 230008
(Поступила в редакцию 15.01.2012)
Введение. Существенной проблемой современного промышленного свиноводства является рождение значительного числа поросят с низкой живой массой. Большой проблемой является дальнейшая сохранность и жизнеспособность физиологически незрелых поросят [2, 5]. Это связано с тем, что интенсивное выращивание животных сопровождается нарушением многих функций у свиноматок, что приводит к рождению слабых поросят и их гибели в ранний период выращивания [6, 8].
Морфологическими и иммунологическими исследованиями доказано, что пищеварительный тракт играет важную роль в местной и общей защите организма [1, 3]. Известно, что двенадцатиперстная кишка выполняет очень важную роль в регуляции и поддержании го-меостаза в пищеварительной системе [7]. В частности, двенадцатиперстная кишка выполняет эндокринные функции, является органом, продуцирующим гормоны, обладающие не только внутрисистемными (секретин, холецистокинин, эстрагон), но и общими (вазоактивный интестинальный пептид) регуляторными эффектами.
В этой связи актуальным является изучение особенностей морфологической организации двенадцатиперстной кишки поросят-гипотрофиков и ее реакции на введение ростостимулирующих препаратов. Данный подход позволит целенаправленно и рационально использовать различные кормовые добавки и лекарственные средства с лечебно-профилактической целью.
Цель работы - выявление особенностей морфофункциональной характеристики двенадцатиперстной кишки поросят в интактных условиях и при применении препарата «Биокаротивит».
Материал и методика исследований. Материалом исследований служила двенадцатиперстная кишка. Для проведения опытов по принципу групп-аналогов были сформированы три группы животных (по-росята-гипотрофики, опыт; поросята-гипотрофики, контроль и порося-та-нормотрофики) с учетом происхождения, возраста, физиологического состояния, живой массы и условий предварительного содержания.
Для изучения структурно-функциональной организации двенадцатиперстной кишки поросят-гипотрофиков под влиянием препарата
282
«Биокаротивит» были исследованы образцы двенадцатиперстной кишки поросят в возрасте 65-68 дней. Всего подвергнуто исследованию 10 поросят. В качестве контроля изучалась двенадцатиперстная кишка клинически здоровых поросят-нормотрофиков в количестве 5 голов.
Материал для проведения морфологических исследований был получен непосредственно в хозяйстве. После эвтаназии и вскрытия животных отбор проб двенадцатиперстной кишки осуществлялся не позднее 10-15 мин. Материал для гистологического и гистохимического исследований фиксировался в 10%-ном нейтральном формалине, жидкости Карнуа, 70%-ном спирте, в жидком азоте в сосуде Дьюара, 2%-ном глютаровом альдегиде, фиксаторе ФСУ Бродского.
Для исследования митотической активности энтероцитов использовали следующие обозначения: Мо - митотический индекс в опытных образцах, Мк - митотический индекс в контрольных образцах; п - параметр, характеризующий изменение митотического индекса в опытных образцах по отношению к митотическому индексу клеток в контрольных образцах: п = (n /N)1000 [4].
Материал заливали в парафин. Срезы готовили на санном микротоме МС-2 и микротоме для парафиновых срезов - МПС-2. Из нефиксированного материала получали криостатные срезы на микротоме-криостате МК-25.
Для электронно-микроскопического исследования брали участки двенадцатиперстной кишки около 1,5-3 см, которые были лигированы, и внутрилюминально вводился методом диффузии 2%-ный раствор глютарового альдегида. В последующем ткани помещали в 5%-ный раствор глютарового альдегида на 2 часа. После 3-кратной промывки в 0,1 М фосфатном буфере материал обрабатывали 2%-ным раствором четырехокиси осмия, дегидрировали в спиртах возрастающей концентрации, контрастировали уранил ацетатом и заключали в аралдит. Ультратонкие срезы готовили с помощью алмазных ножей LKB JUM-DI (Япония) на ультрамикротоме ЛКБ (LKB Ultratome Bromma Nova, Швеция), контрастировали цитратом свинца и просматривали под микроскопом JEM-100B и JEM-100CX (Япония).
Биокаротивит представляет собой комплексный микробно-витаминный препарат, в 100 г которого содержится: биовита-80,0 -10,0 г, кальция лактата (кальция молочнокислого) - 15,0 г, витамина С -2,0 г, кормового препарата микробиологического каротина (КПМК) -8,0 г, глюкозы (порошок) - 65,0 г.
Результаты исследований и их обсуждение. С функционально зрелыми эпителиальными клетками двенадцатиперстной кишки связывают высокую активность углеводного и липидного обмена. Функциональные способности эпителия слизистой оболочки в первую очередь зависят от количества энтероцитов на ворсинках. Связано это с тем, что в энтероцитах не приходит адаптивных изменений ферментативной активности. Она может лишь понижаться при увеличенной продукции клеток в криптах и соответствующем расширении пролифера-тивного компартмента.
В основе строения двенадцатиперстной кишки мы выделяем три компартмента эпителия: 1) функциональный - включает энтероциты ворсинок; 2) пролиферативный - занимает положение ниже 2 /3 крипт; 3) промежуточный (устье крипт) - где происходит созревание проли-ферирующего эпителия.
Следовательно, зона стволовых клеток занимает дно крипт, над ней расположены пролиферативные клетки (средняя треть крипт) и еще зона созревания. На одну ворсинку приходится 6-8 крипт. В тонком кишечнике период обновления эпителия у физиологически зрелых поросят составляет 24-72 ч. В результате физиологического отторжения эпителиальных клеток специфические потери могут составлять 5-12 % жиров и 8-24 % белков, хотя большая часть их реабсорбирует-ся, поэтому тонкий кишечник поросят чувствителен к белково-энергетической недостаточности.
В слизистой оболочке двенадцатиперстной кишки у поросят-нормотрофиков время обновления клеточных популяций в среднем составляет 48 ч, в то же время у поросят-гипотрофиков этот период более длительный и достигает 96 часов и более. В обновляющейся популяции энтероцитов 26,1 % клеток находится в Gl-фазе, 56,5 % -в S-фазе и 17,4 % - в G2-фазе. У поросят-гипотрофиков клеток в Gl-фазе несколько больше - до 35,4 %, т. е. такие клетки не подвергаются соответствующей специализации, и, возможно, такое состояние не в полной мере обеспечивает сохранность численности стволовых клеток на физиологическом уровне. В итоге ворсинки содержат меньше функциональных энтероцитов. Определенные участки ворсинки легко доступны для пищевых аллергенов, бактериальных белков, вирусов и повышается вероятность функционального повреждения межклеточных связей.
У поросят-гипотрофиков замедлена миграция клеток в системе крипта - ворсинка, что приводит к интенсивному заселению кишечника патогенной микрофлорой, сопровождающейся диарейными процессами.
Исходя из вышеизложенного исследована митотическая активность энтероцитов поросят-нормотрофиков, поросят-гипотрофиков и поро-сят-гипотрофиков при использовании биокаротивита (табл. 1).
Таблица 1. Изменение митотической активности энтероцитов под влиянием препарата «Биокаротивит»
Группы Общее количество клеток, N Общее число делящихся клеток, п Индекс митотической активности, M=(n /N>1000 Эффект от действия препарата, Мк)х100 %
Поросята-нормотрофики, п=5 2850 75 26,3 100
Поросята-гипотрофики, контроль, п=5 2850 46 16,1 100
Поросята-гипотрофики, опыт, п=5 2850 61 21,4 132,9
Анализ митотической активности эпителиальных клеток показывает, что у поросят-нормотрофиков индекс митотической активности достигает 26,3, у поросят-гипотрофиков - 16,1, у опытных животных -21,4. Эффект от применения биокаротивита в сравнении с контролем выше на 32,9 %.
Следовательно, использование биокаротивита, по нашему мнению, позволяет ускорить дифференцировку и миграцию эпителиальных клеток в системе крипта - ворсинка. Морфологическая адаптация в данном случае выражается в гиперплазии клеток слизистой оболочки. При раннем отъеме (15-30 дней) интенсивно растет кишечник в первые 11 дней после отъема. Следовательно, наиболее адекватным показателем развития кишечника является общая площадь всасывающей поверхности, которая коррелирует с живой массой тела.
Следует отметить, что у поросят-гипотрофиков выявляется гетерогенность энтероцитов в отношении реализации процессов адсорбции и всасывания поступающих в двенадцатиперстную кишку веществ. Функциональная неоднородность энтероцитов выявляется как среди клеток, расположенных на противоположных сторонах ворсинок и на разных уровнях ворсинок, так и у соседних энтероцитов. Рядом с активно функционирующей клеткой, в которой локализовано большое количество абсорбированного вещества, находятся энтероциты без признаков функциональной активности.
При введении биокаротивита выявлены признаки активной всасывательной деятельности в кишечном эпителии, начиная со средней трети ворсинок и до ее верхушки. По мере приближения к вершине ворсинки количество эндоцитозных транспортных везикул с плотным содержимым возрастало.
При изучении ультраструктуры слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки нами обнаружен феномен образования везикул, отпочковывающихся от мембраны микроворсинок в полость кишки. Процесс образования везикул свидетельствует об усилении пищеварения. В то же время у поросят-гипотрофиков везикулярные структуры также обнаруживались в пристеночном слое, но этот процесс был связан с дезинтеграцией микроворсинок при повреждении энтероцитов. Везикулы, отпочковывающиеся от микроворсинок и выходящие затем в просвет кишки, сохраняют на своей поверхности гликокаликс и гидролитические ферменты. Ферменты, локализованные на поверхности везикул, участвуют как в полостном, так и в пристеночном пищеварении. Вероятно, образование везикул способствует возмещению ферментов и транспортных белков, израсходованных в процессе пищеварения, и увеличению активности пищеварительной поверхности кишечника.
Если ранее изменение длины микроворсинок рассматривали лишь в связи с дифференцировкой эпителиоцитов, то в последние годы больше исследований проводится по изучению изменения длины микроворсинок в процессе всасывания. В табл. 2 представлены данные изменения размеров микроворсинок энтероцитов под влиянием препарата.
Таблица 2. Изменение длины микроворсинок двенадцатиперстной кишки поросят под влиянием препарата «Биокаротивит»
Группа Участок ворсинки, мкм
Ве рхушка Средняя треть
длина ширина длина ширина
Поросята-нормотрофики, п=5 0,582±0,181 0,132±0,092** 1,076±0,102 0,129±0,013**
Поросята-гипотрофики, контроль, п=5 0,627±0,011 0,102±0,005 1,070±0,101 0,098±0,006
Поросята-гипотрофики, опыт, п=5 0,536±0,070 0,126±0,063** 0,804±0,103 0,122±0,010**
*Р<0,05 (по отношению к поросятам-нормотрофикам и опытным животным); **Р<0,01 (по отношению к поросятам-гипотрофикам).
Как показывают данные табл. 2, более длинные и тонкие микроворсинки у поросят-гипотрофиков на верхушке ворсинки. Энтероциты апикального полюса ворсинок имеют редкие микроворсинки. Появление энтероцитов с более длинными микроворсинками, очевидно, связано с тем, что они не имеют контакта с пищевыми веществами.
Длина микроворсинок уменьшалась от средней части к верхушке ворсинок. У поросят-нормотрофиков длина микроворсинок в средней части ворсинки достигала 1,076±0,102 мкм, на верхушке - 0,582±0,181 мкм, что меньше - на 46 % (Р<0,05). В отношении ширины микроворсинок существенных отклонений не установлено.
У поросят-гипотрофиков длина микроворсинок на верхушке ворсинки составляла 0,627±0,011 мкм, в средней части - 1,070±0,101 мкм. Данный показатель превышает длину микроворсинок поросят-нормотрофиков на 7,7 % (Р<0,05) и опытных поросят - на 14,5 % (Р<0,05).
В то же время ширина микроворсинок как на верхушке, так и в середине ворсинок у поросят-нормотрофиков и опытных животных больше, чем у поросят-гипотрофиков: на верхушке ворсинки - на 29,4 и 23,5 % соответственно, в средней части ворсинки - на 31,6 и 24,5 % соответственно (Р<0,05). В средней части ворсинок ширина микроворсинок у поросят-нормотрофиков и опытных поросят выше на 31,6 % и 24,5 % (Р<0,05) соответственно по отношению к поросятам-гипотрофикам.
У опытных поросят поверхность эпителия двенадцатиперстной кишки покрыта более выраженным слоем слизистых наложений. Толщина этого слоя достигает 0,05-1,2 мм. Совместно с гликокаликсом образуется общий пристеночный (подэпителиальный, надмембранный) слой. В пристеночной зоне у поросят опытной группы присутствует огромное количество частиц пищевых веществ и пищевые волокна. Такие частицы размером до 85-100 мкм и более располагаются преимущественно над ворсинками. Частицы размером 35-55 мкм проникают в пространство между ворсинками, а частицы диаметром 4080 нм могут лежать и между микроворсинками энтероцитов. Пищевые вещества в пристеночной зоне активно подвергаются гидролизу. Более сформированный пристеночный слой слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки под влиянием препарата играет важную роль в осу-
ществлении гидролиза пищевых веществ, регуляции их транспорта, а также выполняет функцию селективного барьера на пути веществ к зоне мембранного пищеварения.
В двенадцатиперстной кишке физиологически зрелых поросят окончательное становление длины и количества ворсинок, интенсивности физиологической регенерации эпителия и ферментных систем завершается к 4-5,5 месяцам. В период молочного питания комплекс нутриентов, содержащихся в молозиве и молоке свиноматки, всасывается путем пиноцитоза.
Исследование тонкой структуры энтероцитов у поросят-гипотрофи-ков и у поросят опытной группы показало, что в клетках опытных поросят эндоцитозные инвагинации имеют больший объем и неправильные очертания. Число эндоцитозных инвагинаций большого объема (длиной до 1-1,5 мкм) в одном энтероците составляет 4-6 и наблюдается у 50-75 % клеток преимущественно в верхней трети ворсинок. Инвагинации, помимо тонкодисперсных элементов низкой электронной плотности, содержат миелиноподобные структуры и мелкие мембранные пузырьки. Кроме сложных инвагинаций, от основания микроворсинок отпочковываются и пиноцитозные пузырьки обычного размера, которые в 1,5-2 раза превышают диаметр везикул энтероцитов поросят-гипотрофиков в контроле.
Под терминальной сетью энтероцитов находятся крупные вторичные лизосомы, размер которых достигает 5-6,5 мкм. Часть везикул сливается с лизосомами, где их содержимое подвергается воздействию ферментов. В результате внутри вторичных лизосом происходит накопление остаточных продуктов (миелиноподобные фигуры, липо-фуцин). Вторичные лизосомы наблюдаются в 45-58 % клеток. Значительная часть транспортных везикул проходит мимо лизосом транзитом, сливаясь с латеральной мембраной и выбрасывая содержимое в межклеточное пространство. Часть везикул сливаются между собой. Эти укрупненные вакуоли с пищевыми веществами задерживаются в надъядерной зоне.
У поросят-гипотрофиков процессы пиноцитоза, что свойственно эмбриональному типу пищеварения, затягиваются. Кишечные поры микроворсинок в диаметре уменьшаются на 2-3 дня позже, что позволяет не только крупным молекулам, но и микробам, населяющим тонкую кишку, проникать в эпителиальные клетки и во внутреннюю среду организма поросят.
Морфогенез и функциональное состояние клеток сопровождаются изменением количества и их расположением относительно друг друга. У опытных поросят чаще преобладали плотные и щелевидные контакты протяженностью 120-180 нм. Плотные контакты могут быть проницаемы для низко- и высокомолекулярных соединений. Подобных структур в опытных образцах было больше на 28-34 % по сравнению с контролем.
В функциональном отношении важны щелевые контакты, через которые проникают индукторы, в частности, цАМФ, что очень важно для нормальных морфогенетических процессов. Контактный перенос веществ играет роль в регуляции роста клеток. Количество щелевых
контактов коррелирует с интенсивностью пролиферативной активности. Щелевые контакты выполняют гомеостатическую функцию, принимают участие в регуляции и поддержании полного и метаболического гомеостаза внутренней среды развивающегося организма. Образование щелевых контактов при применении препарата было больше на 25-35 % в сравнении с контрольными данными.
Заключение. Анализируя результаты исследований, можно отметить, что от момента рождения и в течение периода молочного вскармливания двенадцатиперстная кишка остается биохимически незрелой. Следовательно, использование биокаротивита в постнаталь-ном периоде поросят-гипотрофиков позволяет регулировать морфогенез и всасывание питательных веществ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аруин, Л.И. Тонкая кишка / Л.И. Аруин // Структурные основы адаптации и компенсации нарушенных функций. - М., 1987. - С. 220-225.
2. Брылин, А.П. Сохранность новорожденных поросят /А.П. Брылин, А.В. Бойко, М.Н. Волкова // Ветеринария. - 2006. - № 3. - С. 12-14.
3. Мельман, Е.П. Пластичность и корреляция сосудисто-нервных соотношений органов желудочно-кишечного тракта (ЖКТ): сб. науч. ст. / Е.П. Мельман, В.Л. Зеляк, Е.И. Дельцова // Общие закономерности морфогенеза и регенерации. - Тбилиси, 1988. -С.203-207.
4. Мостовникова, Г.Р. Сравнение действия на митотическую активность клеток животного в культуре низкоинтенсивного излучения лазерного и светодиодного источников / Г.Р. Мостовникова, В.А. Мостовников, В.Ю. Плавский // Лазерная физика и применение лазеров: матер. междунар. конф., Минск, 14-16 мая 2003 г / Ин-т физики НАН Беларуси; редкол.: Н.С. Казак [и др.]. - Минск, 2003. - С. 287-288.
5. Снитинский, В.В. Обмен веществ и регуляция у свиней на ранних стадиях пост-натального развития: автореф. дис. ... д-ра биол. наук / В.В. Снитинский. - Киев, 1989. -34 с.
6. Тертышник, Л.Л. Влияние условий выращивания на биохимические показатели крови свинок / Л.Л. Тертышник // Ветеринария. - 1991. - № 4. - С. 48-49.
7. Gershon, M.D. The nervous system of the gut / M.D. Gerson, S.M. Erde // Gastroenterology. - 1981. - Vol. 80. - № 6. - P. 1571-1594.
8. Harris, D.L. Multi-site pig production / D.L. Harris //Ames (Jowa): Jowa state univ. press. - 2000. - Vol. 14. - № 217. - P. 21-27.
УДК 636.5.033:611.3:636.5.053
МОРФОСТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТОНКОГО
КИШЕЧНИКА ЦЫПЛЯТ-БРОЙЛЕРОВ КРОССА «КОББ» ПОД ВЛИЯНИЕМ «КАТОЗАЛА»
Д.Н. ХАРИТОНИК, Г.А. ТУМИЛОВИЧ УО «Гродненский государственный аграрный университет» г. Гродно, Республика Беларусь, 230008
(Поступила в редакцию 01.02.2012)
Введение. В постнатальный период развития цыплята-бройлеры вступают с хорошо развитыми органами пищеварения, но особенно интенсивно из последних развивается тонкий кишечник, увеличиваясь в течение первых двух недель в 3 раза. Обладающий высокой пластич-
288
