IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

Поджелудочная железа (ПЖ) играет важную роль в организме животных и человека, обладая внешней и внутрисекреторной деятельностью, способствует поддержанию определенного уровня гомеостаза. Вместе с тем многие вопросы, касающиеся патогенеза многих незаразных заболеваний ЖКТ, в том числе панкреатита, сахарного диабета и многих других до настоящего времени недостаточно изучены. Отсутствуют сведения о морфофункциональных особенностях ПЖ  в возрастном аспекте, отражающие адаптивную реакцию организма и качественные свойства как эндокринного и ферментативного сырья.

Поджелудочная железа является ценным сырьём для биотехнологической промышленности, поскольку содержит гидролитические ферменты, среди которых наибольшее практическое значение имеют карбоксипепгидаза Б и рибонуклеаза, используемые в пищевой промышленности и медицине. Потребность в карбоксипептидазе Б для России составляет около 40 кг/год, а в рибонуклеазе - 100-450 кг/год. Существенное увеличение масштабов производства в данной отрасли ставит вопрос о переработке образующихся отходов, одним из которых является поджелудочная железа крупного рогатого скота. Выход биомассы поджелудочной железы при убое 1000 голов крупного рогатого скота составляет 250 кг [2]. В фармацевтической промышленности из ПЖ животных вырабатывают гормоны: инсулин, липокаин, ангиотрофин; получают ферментные препараты: трипсин, химотрипсин, химопсин, дезоксирибонуклеазу и рибонуклеазу, эластазу, коллагеназу, а также панкреатин медицинский и технический. Области применения данных биологически активных веществ в настоящее время значительно расширяется за счет использования в пищевой, микробиологической промышленности, при производстве синтетических моющих средств, поэтому потребность в этих ферментных препаратах постоянно растёт.

ПЖ всеядных животных также используется как ксенопрепарат в трансплантологии при лечении сахарного диабета методом пересадки панкреатических островков из органов новорожденных и животных первых месяцев жизни.

Вместе с тем многие вопросы, касающиеся видовой и возрастной морфологии поджелудочной железы всеядных животных до настоящего времени недостаточно изучены [1]. Отсутствуют сведения о морфофункциональных особенностях поджелудочной железы отряда парнокопытных подотряда нежвачных животных в возрастном аспекте, отражающие адаптивную реакцию организма. Изучение поджелудочной железы всеядных животных необходимо для понятия патогенеза многих незаразных заболеваний желудочно-кишечного тракта, в том числе панкреатита, сахарного диабета и многих других. Поджелудочная железа (ПЖ) свиней также используется в медицине как ксенопрепарат при лечении сахарного диабета методом пересадки панкреатических островков из органов новорожденных и животных первых месяцев жизни. Изучение возможности использования в качестве эндокринно-ферментного сырья поджелудочной железы, полученной от животных подсемейства всеядных отряда парнокопытных животных, может способствовать повышению рентабельности свиноводства. Поэтому изучение ПЖ млекопитающих животных необходимо для определения сроков функциональной и морфологической зрелости органа для использования в качестве ферментативно-эндокринного сырья.

Одним из объективных методов изучения развития морфологических систем в определенный промежуток онтогенеза является количественный метод. Он позволяет сделать вывод о наличии в эмбриогенезе определенной последовательности формирования и роста эпителиальных структур поджелудочной железы.

Цель исследования: Изучение структурных компонентов ПЖ всеядных животных на ранних этапах онтогенеза. Задача исследования: Оценить морфометрические показатели клеток экзокринной и эндокринной паренхимы ПЖ свиней.

Материал и методы исследования

Для гистологического исследования были взяты органы от здоровых животных пяти возрастных групп: 84 дневные плоды, 100-дневные плоды, новорождённые животные, 14- дневные и месячные поросята крупной белой породы свиней, взятых из ЗАО «Дороничи» г. Кирова. В каждой возрастной группе было по 5 животных. Всего обследовано и взято на гистологическое исследования 25 аутоптатов.

Для микроскопического исследования иссекали кусочки поджелудочной железы свиней объемом 1см³ и обрабатывали по стандартным гистологическим  методикам. Для ультрамикроскопического исследования кусочки поджелудочной железы обрабатывали согласно общепринятым методикам и исследовали с помощью электронного микроскопа JEM-100C (Япония).   Для морфометрической оценки функционального состояния паренхимы использовали программное обеспечение анализа изображений ImageScope Color M. Статистическую обработку результатов проводили с использованием компьютерной программы Primer of Biostatistics 4.03.(р≤ 0,05).

Результаты исследования

У свиней плодного периода (84 суток) поджелудочная железа макроскопически нежной консистенции бледно-розового цвета. На гистологических препаратах рыхлая соединительная ткань представлена нежными коллагеновыми волокнами с редко расположенными фибробластами с ядром овальной формы и фиброцитами с вытянутым ядром. Экзокринная паренхима представлена ацинусами, состоящими из девяти ациноцитов, имеющих крупные ядра (рис. 1). Средняя площадь клеток, образующих ацинус, составляет 591,7 ±24,5 мкм², а их ядер 216,0±11,7 мкм² в  данной возрастной группе. Эндокринная часть поджелудочной железы плодов свиней (84 дня) представлена островками округлой формы со средним количеством клеток 25,0 ± 1,1 и средней площадью 12301,4± 210,5 мкм² (p≤0,05).

У поздних плодов в возрасте 100 суток при внешнем осмотре ПЖ бледно-розового цвета мелкой дольчатой структуры. При микроскопии установлено, что соединительнотканные прослойки уплотняются, их ширина уменьшается, ацинусы плотно соприкасаются друг с другом (рис. 2). При анализе морфометрических данных по характеристике экзокринной части поджелудочной железы установлено, что средняя площадь ациноцитов составила 568,3±25,7 мкм², что на 23,4 мкм² меньше по сравнению с предыдущим периодом (p≤0,05), а средняя площадь ядер достигла 237,5±31,7 мкм². В цитоплазме ацинусов становится заметна зернистость, которая представлена зимогенными гранулами, что свидетельствует о нарастающей секреторной активности. Эндокринная часть паренхимы плодов 100-дневного возраста представлена округлыми островками со средней площадью 16228,4±151,4 мкм² (p≤0,05) и количеством клеток 32,7±4,3.

У новорожденных животных поджелудочная железа розового цвета, расположена в эпигастрии вдоль малой кривизны желудка, имеет неправильную треугольную форму. Граничит с селезенкой слева, с малым сальником и 12-перстной кишкой справа. Тело поджелудочной железы соприкасается с висцеральной поверхностью печени. При оценке гистологической картины установлено, что соединительнотканная строма становится более плотной, коллагеновые волокна не имеют извилистости, ацинусы плотно рассоложены по отношению друг к другу. Средняя площадь ациноцитов составляет 518,9±21,4 мкм², количество ядер их образующих, увеличивается до 9,3±1,2. Средняя площадь ядер по сравнению с предыдущим периодом увеличилась до 258,0±13,8 мкм². ЯЦО составляет 0,7, что свидетельствует о возрастающей нагрузке на цитоплазму ациноцитов и увеличивающейся секреторной функции органа. Зернистость ациноцитов становится заметна, особенно в апикальной части (рис. 3). Эндокринная паренхима представлена островками со средней площадью 17250,6±131,4мкм² (p≤0,05)

Рисунок 3 Поджелудочная железа новорожденного животного. Ацинусы отделены друг от друга широкими прослойками соединительной ткани. Панкреатические островки не имеют четкой границы. Окраска гемотоксином и эозином. Ув. х 400

В ацинусе новорожденного животного ациноциты имеют пирамидальную форму, тесно прилежат друг к другу. Количество клеток в одном ацинусе достигает 8-10. Ядра богаты гетерохроматином, имеют округлую или овальную форму. Кариолемма ядер имеет ровные контуры, в ней отчетливо видны ядерные поры. На апикальном полюсе ациноцитов большое количество мелких зимогенных зерен. Вокруг ацинуса расположена нежная рыхлая соединительная ткань с небольшим количеством коллагеновых волокон.

ПЖ свиней в возрасте 14 дней розового цвета, с хорошо выраженной дольчатостью, которая просматривается на гистологическом препарате. Междольковая соединительная ткань представлена незначительно развитыми коллагеновыми волокнами, ацинусы плотно прилегают друг к другу. Количество клеток в ацинусе составило 10,7 ± 1,2. Средняя площадь ациноцита 471,7 ± 53,2 мкм², а площадь ядра составляет 203,8 ± 21,5 мкм². Панкреатические островки неправильной формы (рис. 4) со средней площадью 17242,4±132,5 мкм² (p≤0,05). У животных в возрасте 14 дней ядра ациноцитов с различным количеством гетерохроматина, имеют 1-2 ядрышка. Гранулы зимогена низкой электронной плотности, что свидетельствует об их неполноценном функциональном состоянии. Междольковая соединительная ткань с большим количеством фибробластов. В возрасте 14 дней молочного периода развития животного ацинусы имеют более четко оформленные границы с небольшим количеством рыхлой соединительной ткани.

У поросят первого месяца жизни при внешнем осмотре поджелудочная железа розового цвета, дольчатой консистенции. Топография органа соответствует анатомическому расположению в брюшной полости. В строме органа коллагеновые волокна становятся более толстыми, уменьшаются соединительнотканные прослойки между ацинусами (рис. 5). При морфометрии установлено, что средняя площадь ациноцитов увеличилась до 736,6±41,2 мкм², а средняя площадь ядер ациноцитов составляла 255,4±27,4 мкм² (p≤0,05). Количество клеток, образующих ацинус в среднем составило 7,1. Ядерно-цитоплазматическое отношение равно 0,73, что подтверждает наше мнение о возрастании нагрузки на орган с переходом на другой тип кормления после отъема. Панкреатические островки овальной формы со средней площадью 18257,5±17,9 мкм^2..

К трехмесячному возрасту ацинусы имеют 6-8 клеток с базально расположенным овальным или круглым ядром, с четкой линией кариолеммы и большим количеством гетерохроматина (рис. 6). К 3-месячному возрасту диаметр гранул увеличивается и достигает 240 нм.

Обсуждение

При статистическом анализе клеточных компонентов установлено, что начиная с возраста плода 84 суток, после рождения и до трехмесячного возраста постнатального периода развития, уменьшается относительная площадь ядра ациноцитов с 20,6 % до 14,5 %.  Совокупная площадь зимогенных гранул в ациноците также снижается с 3,1 до 2,0 % в периоде новорожденности и до трехмесячного возраста свиней, что связано со сменой состава рациона на данном этапе онтогенеза.

Площадь ациноцитов с возрастом имеет положительную тенденцию к увеличению в 3-месячном возрасте и составляет 194,18±18,3 мкм² (р≤0,05).

Ядерно-цитоплазматический индекс снижается с 20,4±0,09 до 16,8±0,1 (р≤0,05) у животных в возрасте 3 месяцев за счет увеличения площади цитоплазмы, несущую главную функциональную нагрузку по выполнению секреторной функции.

Диаметр гранул уменьшается к 14-дневному возрасту, гранулы становится мелкими, более электронносветлыми, что свидетельствует об их функциональной слабой активности. К 3-месячному возрасту диаметр гранул увеличивается и достигает 240 нм.

 Таким образом, в первые три месяца постнатального онтогенеза всеядных животных происходит становление экзокринной паренхимы, которое выражается в увеличение площади ациноцитов к трехмесячному возрасту, возрастании относительной площади зимогенных гранул к площади ациноцитов; наибольший диаметр гранул отмечен у новорожденных животных. В течение молочного периода размер и совокупная площадь гранул уменьшается. К трехмесячному возрасту диаметр и общая площадь гранул незначительно возрастает, что свидетельствует о повышении секреторной активности поджелудочной железы.

Таким образом, для использования в качестве ферментативно-эндокринного сырья рекомендуется использовать ПЖ от здоровых всеядных животных в возрасте 3 месяцев постнатального онтогенеза как морфологически оформленный и функционально активный орган. Полученные данные по морфометрическим характеристикам цитологических показателей ациноцитов необходимо учитывать для определения критических периодов нагрузки на ПЖ, при составлении рационов кормления и зоотехнических норм содержания всеядных животных.

Выводы

1. Увеличение средней площади ациноцитов наблюдается у поросят 1 месяца жизни, что связано с повышенной функциональной нагрузкой на ПЖ.
2. Средняя площадь ядра ациноцитов была наибольшей перед рождением животных, незначительный спад роста ядра наблюдается у поросят 14-дневного возраста, в месячном возрасте этот показатель стабилизируется на уровне значения новорожденного животного.
3. Средняя площадь цитоплазмы ациноцитов постепенно увеличивается к трехмесячному возрасту поросят.
4. Значение ядерно-цитоплазматического отношения стабильно до 14-дневного возраста свиней и незначительно возрастает в период отъема животного.
5. Количество клеток, образующих ацинус, увеличивается к 14-дневному возрасту до 10,7 ± 1,2 и остается стабильным до трехмесячного возраста постнатального онтогенеза.
6. Наиболее значительные цитоморфометрические изменения ациноцитов выявлены у поросят месячного возраста постнатального периода онтогенеза.

Литература

1. Глущенко И.Л., Пантелеев С.М., Вихарева Л.В. Особенности органогенеза поджелудочной железы человека в эмбриональном периоде//Актуальные проблемы эволюционной и популяционной физиологии человека/ Мат. Всеросс. конф. -Тюмень, 2001.-С.86-87.
2. Рядинская Н.И. Гистологическая и гистохимическая характеристика поджелудочной железы оленевых Алтая //Цитология. - Санкт-Петербург, 2008, № 8.С.56-62.