CC BY
22
УДК 611.60-018:636.39
Ключевые слова: молочная железа, лактация, коза, железистая ткань, форма, ультраструктура
Key words: mammary gland, lactation, goat, tissue glandularis, form, ultrastructure
Щипакин М. В., Горшков А. Н.
УЛЬТРАСТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ КОЗ ЗААНЕНСКОЙ ПОРОДЫ В ПЕРИОД ЛАКТАЦИИ
ULTRASTRUCTURAL CHANGES OF THE MAMMARY GLAND OF SAANEN GOATS IN THE PERIOD OF LACTATION
'ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургская государственная академия ветеринарной медицины» Адрес: 196084, Россия, Санкт-Петербург, ул. Черниговская, 5. Тел. (812) 387-67-69
'Saint-Petersburg State Academy of Veterinary Medicine Address: '96084, Russia, Saint-Petersburg, Chernigovskaya Str., 5. Tel. +7 (8'2) 387-67-69 2ФГБУ «Научно-исследовательский институт гриппа» Министерства здравоохранения Российской Федерации Адрес: 197376, Россия, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, 15/17. Тел. (812) 499-15-24
2Research Institute of Influenza, Ministry of Healthcare of the Russian Federation Address: '97376, Russia, Saint-Petersburg, Prof. Popov str., '5/'7. Tel. +7 (8'2) 499-15-24
Щипакин Михаил Валентинович, к. в. н., доцент каф. анатомии животных1
Shchipakin Mikhail V., Ph.D. in Veterinary Science, Associate Professor of the Dept. of Anatomy of Animals' Горшков Андрей Николаевич, к. б. н., ст. научн. сотрудник лаборатории структурной и функциональной протеомики2
Gorshkov Andrey N., Ph.D. in Biology Science, Senior Researcher of the Laboratory of Structural and Functional Proteomics2
Аннотация. Проведены ультраструктурные исследования молочной железы коз зааненской породы в период лактации. Охарактеризованы морфофункциональные структурные компоненты клеток молочной железы у коз зааненской породы в активном физиологическом состоянии вымени. Проведен сравнительный анализ молочной железы у коз зааненской породы в состоянии активной лактации и функционального покоя.
Summary. Ultrastructural researches of a mammary gland of Saanen goats in the period of lactation are conducted. Morphofunctional components of cells of the mammary gland in the active physiological condition of an udder are characterized. The comparative analysis of the mammary gland in the periods of an active lactation vs functional rest is carried out.
Введение
В настоящее время в России развивается молочное козоводство. Растет количество племенных хозяйств по разведению за-аненских коз, но, учитывая крайне низкую численность маточного поголовья, удовлетворить спрос на племенную продукцию внутри страны эти хозяйства в настоящее время не могут. Наиболее крупными хозяйствами по разведению молочных коз являются: племенные репродукторы ЗАО «Племенной завод «Приневское» Ленинградской области, ООО «Лукоз» Республики Марий Эл, ООО «КХ «Русь-1» и ГНУ СНИИЖК Ставропольского края, неплеменное хозяйство СПК «Красная Нива» Московской области. Средняя молочная продуктивность в племенных стадах составляет 870 кг за лактацию. Молочная продуктивность элитных
козоматок превышает 1 000 кг молока, что соответствует показателям лучших европейских стад.
В мире насчитывается более 50 пород коз молочного направления продуктивности. В России в государственный реестр селекционных достижений РФ включена только одна порода молочных коз - зааненская. Более 99 % разводимых в стране молочных коз являются беспородными. Этот огромный массив животных должен быть вовлечен в селекционно-племенной процесс. Проведенные за последние 10 лет научно-исследовательские работы и созданные племенные репродукторы по разведению молочных коз являются условиями для создания первой отечественной породы и типов молочных коз [2].
Изучение морфофункционального статуса молочной железы козы в периоды лактации,
беременности и функционального покоя, в возрастном аспекте, раскрытие механизмов ее развития и особенностей строения является актуальной проблемой современной биологии.
При ультраструктурном исследовании железистая клетка имеет ряд общих черт с другими клетками животного организма и ряд отличительных признаков. Отличия железистой клетки определяются спецификой ее функции и проявляются в своеобразии их морфологических и гистохимических свойств. В железистых клетках развиты те структуры, которые непосредственно участвуют в поглощении исходных веществ, синтезе и оформлении секрета, его выделении и восстановлении клетки [3, 4].
Целью нашего исследования является установить морфофункциональные структурные компоненты клеток молочной железы у коз зааненской породы в активном физиологическом состоянии вымени. Провести сравнительный ультраструктурный анализ организации молочной железы у коз заанен-ской породы в состоянии активной лактации и функционального покоя.
Материалы и методы
Материалом для исследования послужила молочная железа от 30 самок коз зааненской породы в возрасте от двух недель до одного года, доставленных на кафедру анатомии животных из козоводческого хозяйства ЗАО «Приневское». Для выполнения поставленной задачи использовали комплекс морфологических методов исследования и подготовки материала: аутопсия, тонкое анатомическое препарирование сосудов, трансмиссионная электронная микроскопия, гистологический и морфометрический методы, фотографирование.
Материалом для гистологического и электронно-микроскопического исследований служили небольшие (2-4 мм) образцы молочной железы козы. Образцы взяты из глубоких областей паренхимы молочной железы. Материал был отобран и зафиксирован непосредственно после убоя животных. Отобранные кусочки молочной железы были зафиксированы в 2,5%-м растворе глюта-
рового альдегида на 0,1 М фосфатном буфере в течение 1 часа при комнатной температуре, после чего промыты в 3 сменах фосфатного буфера. Далее была выполнена пост-фиксация кусочков в 1%-м растворе те-троксида осмия на том же буфере, при той же температуре в течение 1 часа. После фиксации объекты были обезвожены в серии растворов этанола возрастающей концентрации (30 %, 50 %, 70 %, 96 %, 100 %), пропитаны ацетоном и заключены в эпоксидную смолу Эпон.
Для гистологического исследования на ультрамикротоме Leica UC7 получены полутонкие срезы изучаемых объектов толщиной 1-1,5 мкм. Срезы окрашены толлуи-диновым синим и исследованы в световом микроскопе Leica DM2500, снабженном цифровой камерой Leica DFC290.
Для электронно-микроскопического исследования на ультрамикротоме Leica UC7 получены ультратонкие срезы толщиной 50-70 нм. Срезы собраны на медные сетки для электронной микроскопии. Сетки со срезами были отконтрастированы в спиртовом растворе уранил-ацетата и водном растворе цитрата свинца. Электронно-микроскопическое исследование срезов выполнено в микроскопе JEOL JEM 1011. Электронные микрофотографии были получены с использованием камеры Morada (Digital Imaging Solutions Inc.) [1].
Результаты исследований
Впервые при ультраструктурном исследовании молочной железы коз зааненской породы установили, что секреторный эпителий молочных альвеол в паренхиме нелактирующей молочной железы в основном (на 75-80 % клеточного состава) образован лактоцитами призматической формы, ядра которых располагаются в 2-3 неравномерных ряда (рис. 1). Крупные ядра лактоцитов имеют преимущественно овальную форму шириной 4-5 мкм и высотой 7-8 мкм, иногда с инвагинациями ядерной оболочки. В ядрах обнаруживается хорошо различимое округлое электронно-плотное ядрышко диаметром около 1 мкм. Апикальная поверхность лактоцитов фор-
Рис. 1. Ультраструктура паренхимы нелактирующей молочной железы козы зааненской породы: а - общий вид эпителия альвеолы молочной железы; б - апикальная область эпителия с межклеточными контактами; в - базальная область эпителия с миоэ-пителиальными и камбиальными клетками; г - ади-поцит в строме молочной железы. Условные обозначения: л - лактоциты, мв - микроворсинки, мк - межклеточные контакты, ял - ядра лактоцитов, ядр - ядрышко, ид - интердигитации, мэк - миоэпи-телиальная клетка, кк - камбиальная клетка, бм - базальная мембрана, ац - адипоцит.
мирует небольшие микроворсинки высотой около 0,5 мкм. Лактоциты соединены друг с другом комплексом межклеточных контактов, включающим в себя плотные контакты, промежуточные контакты и десмосомы. Базолатеральные мембраны соседних лактоцитов формируют многочисленные пальцевидные выпячивания - интердигитации. Базальная поверхность альвеолярного эпителия выстлана непрерывной электронно-плотной базальной мембраной. Цитоплазма лактоцитов имеет достаточно высокую электронную плотность. В целом цитоплазма выглядит «зернистой» за счет большого количества содержащихся в ней рибосом. В цитоплазме обнаруживаются также округлые или слегка удлиненные митохондрии, цистерны шероховатой эндоплазматиче-ской сети, элементы аппарата Гольджи. Хорошо развиты цитоскелетные элементы, в особенности пучки промежуточных фи-ламентов, ассоциированные с промежуточными контактами. В целом цитоплазма лак-тоцитов нелактирующей молочной железы имеет хорошо развитый аппарат белкового
Рис. 2. Ультраструктура паренхимы молочной железы козы зааненской породы при активной лактации: а - гипертрофия шероховатого эндоплазматического ретикулума лактоцитов; б - казеин-содержащие везикулы в апикальной области цитоплазмы лактоцита; в - рост количества миофибрилл в миоэпителиаль-ной клетке; г - макрофаг в строме железы. Условные обозначения: шЭПР - шероховатый эндоплазматиче-ский ретикулум, ял - ядро лактоцита, в - вакуоли, мв - микроворсинки, кв - казеин-содержащие везикулы, мтх - митохондрия, мэк - миоэпителиальная клетка, мфб - миофибриллы, фв - фагоцитарные вакуоли, к - капилляр, эц - эритроциты.
синтеза, но находится в состоянии функционального покоя. Эти данные согласуются с опубликованными в литературе результатами по ультраструктурной организации молочной железы млекопитающих [5].
В процессе лактации запускаются значительные ультраструктурные изменения в паренхиме молочной железы коз заанен-ской породы. Прежде всего, наблюдается резкая гипертрофия синтезирующих систем лактоцитов. В цитоплазме лактоцитов происходит огромное увеличение количества цистерн шероховатой эндоплазматической сети, как в апикальной, так и в базальной зоне цитоплазмы. Цистерны шероховатого эндоплазматического ретикулума во многих участках расширены. Известно, что основным белковым продуктом, синтезируемым лактоцитами при лактации, является казеин. В апикальной области цитоплазмы лактоци-тов часто выявляются секреторные везикулы диаметром 200-300 нм, содержащие несколь-
ко электронно-плотных мицелл казеина. Диаметр мицелл составляет около 20 нм. Помимо шероховатой эндоплазматической сети, в лактоцитах обнаруживаются расширенные электронно-прозрачные цистерны аппарата Гольджи, а также очень крупные вакуоли, размер которых может достигать 7-8 мкм, они являются местом аккумуляции и последующей секреции липидного компонента молока.
В просвете альвеол в некоторых случаях можно обнаружить секретированные окруженные мембраной округлые капельки липидов различного диаметра (1-7 мкм), а также мелкие электронно-плотные мицеллы казеина.
Как и в нелактирующей железе, в составе эпителия альвеол помимо собственно секреторных клеток присутствуют камбиальные клетки и миоэпителиальные клетки. Камбиальные клетки не претерпевают заметных изменений при лактации - это мелкие округлые клетки (5-8 мкм) с электронно-плотной цитоплазмой, без признаков дифференцировки. В то же время, в миоэпителиальных клетках обнаруживается значительно большее развитие сократимых миофибрилл по сравнению с состоянием функционального бездействия.
Выявили, что основным отличием в организации соединительнотканной стромы лактирующей молочной железы по сравнению с нелактирующей является практически полное исчезновение из нее адипоци-тов. Вместо них в соединительной ткани лактирующей молочной железы периодически обнаруживаются макрофаги размером 15-20 мкм, цитоплазма которых заполнена многочисленными фагоцитарными вакуолями с содержимым разнообразной структуры. По-видимому, в процессе лактации молочная железа оказывается более подверженной различным инфекциям, чем нелак-
тирующая железа, с чем и связано появление в ней макрофагов.
Заключение
Таким образом, при электронной микроскопии было установлено, что в стадии активной лактации у коз зааненской породы наблюдается резкое увеличение белоксинтезирующей и секреторной активности лактоцитов. В цитоплазме данных клеток эндоплазматический ретикулум расширен, а в апикальной области обнаруживаются казеин-содержащие везикулы. В строме молочной железы коз заанен-ской породы в период лактации происходит полное исчезновение из органа жировых клеток (адипоцитов) в сравнении с состоянием относительного физиологического покоя. Вместо них в соединительной ткани лакти-рующей молочной железы обнаруживаются макрофаги размером 15-20 мкм, цитоплазма которых заполнена многочисленными фагоцитарными вакуолями с содержимым разнообразной структуры.
Список литературы
1. Кудряшов, А. А. Патологоанатомическое вскрытие трупов животных. Ч. 2 / А. А. Кудряшов. - Ветеринарная практика. - 2005, 1 (28). - С. 33-37.
2. Новопашина, С. И. Конституционально-продуктивная оценка молочных коз разных пород / С. И. Новопашина, М. Ю. Санников, Е. И. Кизилова, В. А. Кулинич // Сбор. научн. тр. Ставропольского НИИ животноводства и кормопроизводства. - 2012. -Т. 2. - № 1. - С. 78-81.
3. Снигиревская, Б. С. Ультраструктура специализированных межклеточных контактов / Б. С. Снигиревская, Я. Ю. Комиссарчик. // Цитология. - М., 1980. - Т. 22. - С. 1011-1036.
4. Шубникова, Е. А. Секреторная клетка // Е. А. Шубникова. - Изд-во Московского Университета, 1961. - 100 с.
5. Stirling, J. The fine structure of the normal, resting terminal ductal-lobular unit of the female breast/ J. Stirling, J. Chandler // Virchows Arch. A. Path. Anat. and Histol. - 1976, V. 372. - P. 205-226.
