CC BY
29
СОСТОЯНИЕ ГИПОФИЗАРНО-ОВАРИАЛЬНОГО КОМПЛЕКСА У СВИНЕИ
В ПЕРИОД ПУБЕРТАТА
О.Ь. Сеин, доктор биолог ических наук, профессор, декан факультета ветеринарной медицины, заведующий кафедрой терапии и акушерства; Д.О. Сеин, кандидат биологических наук Курская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора И.И. Иванова
Пубертат, или половое созревание у самок животных - сложный, генетически детерминированный процесс, в основе которого лежит перестройка функционирования гипоталамо-гипофизарно-овариального комплекса, обеспечивающая формирование качественно новых отношений между отдельными его звеньями, и закрепление цикличности как определяющего признака деятельности репродуктивной системы взрослого организма.
Изучению физиологических основ полового созревания у самок животных посвящены экспериментальные исследования, результаты которых широко обсуждаются в отечественной и зарубежной литературе. Однако до сих пор нет точного определения понятия «пубертация» и сам процесс недостаточно конкретизирован.
Половое созревание у самок животных характеризуется каскадом морфологических, физиологических и поведенческих процессов, по-
вышением овариалыюй активности. При этом некоторые биологические изменения протекают в этой фазе развития дискретно и могут быть оценены количественно, другие - менее очевидны и их оценка более сложна. Однако большинство исследователей сходятся во мнении, что нет возможности зафиксировать начало и конец пубертационного процесса с определенной степенью достоверности, тем более показать хронологию событий, ибо они рассматриваются как процесс индивидуального развития в ходе пубертации.
За последние десятилетия концепции, имеющие отношение к контролю полового созревания. менялись по мере расширения органов и систем, связанных с контролем репродуктивных процессов. Сначала внимание исследователей было сосредоточено на гонадах, как главных структурах, вызывающих половое созревание, о чем стало известно исследователям
с того момента, когда они впервые столкнулись с последствиями кастрации. Уже в XVII веке было известно, что пубертационные изменения активности гонад имеют гуморальную природу.
В дальнейшем, по мере выяснения роли гипофиза и центральной нервной системы в формировании половой функции животных, все внимание исследователей было акцентировано на них. В результате появились работы, указывающие на причастность гипофиза к управлению соматическими компонентами, определяющими пубертацию. Так, 1927 г. P.Smith и E.Engle установили, что имплантация гипофи-зарных фрагментов взрослых особей неполовозрелым крысам или мышам приводила к преждевременному половому созреванию у этих видов.
С появлением современного понимания нервной регуляции аденогипофизарной функции роль гипофиза в процессе полового созревания трансформировалась в роль «ассистента» мозга. Доказательством того, что у неполовозрелых животных гипофиз не является причиной покоя гонад в ходе препубертатного развития, свидетельствуют эксперименты G.W.Harris et al. (1952), которые установили, что гипофизы неполовозрелых крысят, трансплантированные в область медиальной эминенции их гипофи-
зэктомированных матерей, восстанавливали у взрослых самок эстральный цикл, обеспечивали нормальное спаривание, беременность и развитие плода.
В настоящее время у исследователей нет сомнения, что гипофиз, наряду с гипоталамусом, играет первостепенную роль в процессах полового созревания, тем не менее требуются дополнительные сведения о перестройках происходящих в гипофизе и репродуктивных органах самок в период пубертата. Учитывая это нами были проведены эксперименты по изучению особенностей гипофизарно-овариального комплекса у свиней в период полового созревания.
Объектом исследований являлись ремонтные свинки крупной белой породы, которые содержались в типовых свинарниках и получали полноценный рацион.
Материалом исследований были гипофизы, яичники и кровь, которые отбирали у свинок после их убоя с учётом возраста и физиологического состояния. Гипофизы у свинок получали путём распила головы в нескольких плоскостях с использованием электропилы (рис.1). После продольного распила черепа обнаруживали гипофиз и извлекали его. Одновременно у свинок проводили отбор яичников.
а.
Рис 1. Технические приёмы получения гипофиза у свиней: а - вскрытие черепа с использованием электропилы; б- извлечение гипофиза из «турецкого седла» клиновидной кости
* * *
6 7 Возраст, мес.
8
10
Рис. 2. Общий вид гипофизов ремонтных свинок в возрастном аспекте
Полученный материал подвергали исследованию. Массу, линейные и объёмные параметры устанавливали с применением электронных весов, штангенциркуля и путём погружения органов в сосуд с жидкостью. Гистологические исследования проводили с использованием общепринятых методик (Д.С. Саркисов и др., 1996) на кафедре гистологии Курского государственного медицинского университета. Определение в крови эстрадиола-17р и прогестерона осуществляли иммуноферментным методом. Гонадотропные гормоны, после предварительного насыщения сернокислым аммонием (М.И. Прокофьев, Ю.А. Селивёрстов, 1977), определяли методом биологического тестирования. Полученные в ходе проведения экспериментов данные подвергались биометрической обработке.
Визуальное обследование извлечённых гипофизов показало, что у свинок в раннем возрасте (3-4 мес) они были сплюснуты с боков и имели овальную форму (рис.2). Передняя (адс-ногипофиз) и задняя (нейрогипофиз) доли в гипофизе неполовозрелых свинок практически были неразличимы. В то же время у некоторых свинок гипофизы имели неопределённую форму: в виде треугольника или вытянутого образования.
У свинок старшего возраста (5-10 мес) форма гипофизов приобретала определенную стабильность. Практически у всех животных гипофиза были округлыми, слегка сдавленными с боков, с хорошо выраженной передней и задней долями.
Определение массы и объёма гипофизов, а также линейных параметров показали, что у неполовозрелых свинок изучаемые показатели колебались в широких пределах (табл.). Однако после наступления полового созревания они находились в более узких границах, чем у свинок, не достигших половой зрелости.
С использованием гистологических методов в аденогипофизс были выявлены три группы клеток: хромофобные, ацидофильные и базо-фильные.
Хромофобные клетки характеризовались относительно небольшой величиной, преимущественно округлыми крупными ядрами, отсутствием в цитоплазме секреторных гранул и органоидов.
Ацидофилы имеют округлую форму с характерной ацидофильной грануляцией. На долю этих клеток приходилось 30-35% клеточных элементов аденогипофиза.
Базофилы крупнее ацидофилов. их цитоплазма воспринимает основные красители. Среди этой группы клеток выделяются тирсо-тропоциты, вырабатывающие гиреотропный гормон (ТТГ) и гонадотропоциты, вырабатывающие фолликулостимулирующий (ФСГ) и люгеинизирующий (ЛГ) гормоны.
Тиреотропные и гонадотропные клетки аденогипофиза дифференцировали с использованием IНИК-рсакции. Тиреотропоциты отличались от гонадотропоцитов неправильной полигональной формой. Большинство из них имели овальные ядра, которые располагались в центральной части клетки. В ядре слабо просматривалось ядрышко. Мелкая зернистость в цитоплазме давало слабо выраженную ШИК-положительную реакцию бледно-розового цвета. Отмечено, что тиреотропоциты располагались преимущественно в центральной зоне аденогипофиза, и к сосудам не прилегали. Гонадотропные клепки аденогипофиза имели характерные морфологические особенности. Как правило, у них была овоидная форма, округлые или эллипсовидные ядра с грубыми глыбками хромагита. При этом ядра эксцентрично смещены к одному из краев клетки (рис.За). Цитоплазма гонадотропоцитов заполнена ШИК-положительными гранулами, которые маскируют ядро. Харктерной особенностью для гонадотропных клеток является их тесный контакт с капиллярами той стороной, к которой смещено ядро (рис.36).
Было отмечено, что гонадотропоциты обычно выявляются в виде отдельных групп, располагаясь на некотором расстоянии друг от
Масса, объём и линейные параметры гипофизов у ремонтных свинок в возрастном аспекте
Возраст, мес Показатели
масса, г объём, мм1 длина, мм ширина,мм толшина, мм
3 0,41 ±0,08 0,25±0,07 5,0±0,10 4,7±0,14 2,2±0,10
4 0,40±0,09 0,25±0,09 5,5±0,12 5,0±0,09 2,4±0,14
5 0,52±0,07 0,30±0,07 6,2±0,09 6,0±0,07 4,1 ±0,08
6 0,68±0,05 0,35±0,06 6,8±0,07 6,6±0,06 5,0±0,06
7 0,76±0,05 0,40±0,06 7,0±0,05 6,8±0,04 5,6±0,04
8 0,80±0,04 0,46±0,05 7,4±0,06 7,1 ±0,07 6,0±0,05
9 1,2±0,05 0,48±0,04 7,6±0,05 7,2±0,04 6,2±0,06
10 1,3±0,04 0,52±0,05 7,8±0,05 7,6±0,06 6,2±0,05
Рис. 3. Гистологическая структура аденогипофиза ремонтной свинки: а - стрелками указаны гонадотропоциты - крупные овальные клетки с эксценгричным расположением ядра (ув.45х10); б - характерное скопление гонадотропоцитов у кровеносного капилляра. Окраска гематоксилин-
эозином, увеличение 20x10
друга. Большинство гонадотропных клеток размещаются по периферии аденогипофиза, преимущественно в заднем и переднем его отделах. Однако эти клетки встречаются и в центральной зоне аденогипофиза, но в значительно меньшей степени. При этом в цитоплазме клеток, расположенных в центре аденогипофиза, зернистого материала содержится меньше, чем в клетках, расположенных по периферии аденогипофиза.
Анализ результатов гистологических исследований свидетельствует о том, что у неполовозрелых свинок площадь ядер в гонадотропных клетках была достоверно меньше (Р<0,05), чем у половозрелых животных. Так, у 3- и 4-месячных свинок площадь ядер колебалась в пределах 22,3±1,5 - 23,8±1,4 мкм2. В 5 месяцев она составляла 28,8±2,0 мкм2, а с 6 до 10 месяцев находилась в пределах 30,5±1,8 - 33,0±1,9 мкм2 (рис. 4).
С учетом кариометрических измерений го-надотропные клетки были разделены на две группы. Первая группа включала гонадотроп-ные клетки, площадь ядер которых колебалась в границах от 15 до 40 мкм2. Во вторую группу включались гонадотропоциты с более крупными ядрами, их площадь варьировала от 20 до 55 мкм2. Результаты исследований показали, что у свинок, достигших половозрелости количество гонадотропных клеток с крупными ядрами было достоверно (Р<0,05-0,01) больше, чем у неполовозрелых животных.
В свою очередь было выявлено, что с увеличением возраста у свинок количество гонадотропных клеток повышалось. Так, у животных 3-5-месячного возраста в краевой зоне аденогипофиза количество гонадотропоцитов составляло 3-4, а в центральной зоне - 2-3 в поле зрения микроскопа. У свинок 6-10-месячного
% Ж- ■% —
Рис.4. Гистологическая структура аденогипофиза у неполовозрелой (а) и половозрелой (б) ремонтных свинок. Окраска гематоксилин-эозином, увеличение 20x15
возраста эти показатели соответственно составляли 4-7 и 2-5 в поле зрения.
С целью изучения динамики содержания гонадотропных гормонов в крови ремонтных свинок в период полового созревания отбирали у них пробы, в которых определяли уровень ЛГ и ФСГ. При этом у неполовозрелых свинок, в связи с низкой чувствительностью метода биологического тестирования, гонадотропные гормоны исследовали только в 120- и 180- суточном возрасте. У половозрелых животных гормоны определяли в период первых пяти половых циклов. Кровь исследовали в первый день половой охоты.
Результаты исследований показали, что содержание ЛГ и ФСГ до полового созревания колебалось соответственно в пределах 2,1 ±0,3 -2,4±0,2 мкг/100мл и 108,0±11,9 - 111,5±15,4 мкг/ЮОмл. С наступлением полового созревания у ремонтных свинок наблюдалась общая тенденция к увеличению как ЛГ, так и ФСГ. Во время первых аритмичных половых циклов содержание гонадотропных гормонов составляло: ЛГ 5,7±0,06 - 6,2±0,3 мкг/100 мл; ФСГ 188,0±7,9 - 190,5±5,4 мкг/100 мл. В период ритмичных 4-5 половых циклов уровень гонадотропных гормонов повышался и приобретал стабильный характер: ЛГ 8,0±0,6 - 8,7±0,8 мкг/ЮОмл; ФСГ 208,5±6,0 - 210,6±8,8 мкг/ЮОмл.
Таким образом, гонадотропная активность гипофиза у ремонтных свинок в период формирования половой функции согласуется с изменениями его морфологической структуры.
Параллельно с исследованием гипофизов у ремонтных свинок изучали морфофункцио-нальные особенности яичников. Было установлено, что у неполовозрелых свинок 3-4-
месячного возраста яичники небольшие, имеют продолговатую форму, и несколько сплюснуты с боков. На поверхности просматривались фолликулы в виде стекловидных, прозрачных образований размером с просяное зерно, имеющих плоскую поверхность не выступающую за границы яичника.
Под оболочкой яичников находились компактно расположенные группы первичных фолликулов. В поле зрения микроскопа их насчитывалось у свинок в 3-месячном возрасте -6,3±0,9 в 4-месячном - 8,4±1,5.
Вторичные фолликулы представляли собой округлые образования с яйцеклеткой в центре, которая была окружена 2-6 слоями кубических фолликулярных клеток с тёмно-фиолетовыми круглыми ядрами, вплотную прилегающими к овоциту. При этом полость в фолликулах отсутствовала. Количество вторичных фолликулов у свинок в 3 месяца составляло в 1 см~ гис-тосреза 15,3±1,8 и в 4 месяца - 17,8±2,3. Третичные фолликулы и жёлтые тела в яичниках у свинок 3- и 4- месячного возраста не обнаруживались.
У половозрелых свинок в возрасте 5 месяцев яичники преимущественно были округлой формы, на их поверхности в некоторых местах хорошо просматривались третичные фолликулы, которые имели вид выпуклых образований.
Первичные фолликулы более плотно располагались у поверхности яичника в виде мелких скоплений их количество у 5-месячных свинок в среднем составляло 10,7±2,2 в 1 см? гистосре-за. Количество вторичных фолликулов у свинок в 5-месячном возрасте достигало 20,5±2,7 в 1 см гистосреза. Третичные фолликулы имели полость, заполненную фолликулярной жидкостью. Гранулёза, непосредственно окружающая
фолликулярную полость была хорошо выраженной, ядра имели округлую или овальную форму. Толщина гранулёзы неравномерная, в одних местах она была многослойной, в других - истончена. Количество третичных фолликулов у свинок 5-месячного возраста составляло 7,0±2,0 в 1 см2 гистосреза. В яичниках также обнаруживались желтые тела, однако их было мало (по 2-3 в каждом яичнике).
У 6-8-месячных свинок яичники имели бугристую поверхность, хорошо просматривались созревающие фолликулы, а у некоторых животных единичные жёлтые тела. Фолликулы имели вид пузырьков, наиболее крупные из них (размером 0,7-0,8 см) при пальпации флюктуировали. Жёлтые тела были округлой формы и плотной консистенции.
Гистологический анализ тканей яичников у свинок 6-8-месячного возраста показал, что количество примордиальных фолликулов составляло в среднем 11,8±2,7 в одном поле зрения микроскопа. При этом их размеры, структура и окраска не отличалась от фолликулов, исследованных в предыдущие периоды. Количество третичных фолликулов составляло в среднем 8,0±2,6 в 1 см2 гистосреза. Некоторые из них находились на различной стадии атрезии, которая характеризовалась наличием дегенеративных процессов. Клетки гранулёзы при атрезии имели неправильную форму, и были рассеяны. Яйцеклетка не изменена, или имела вид неправильной формы тела, расположенного в центре фолликула. Жёлтые тела были представлены относительно крупными лютеиновыми клетками, которые очень хорошо окрашивались.
Иммуноферментный анализ половых гормонов показал, что до полового созревания в крови ремонтных свинок содержание эстрадио-ла-17{3 находилось в пределах 9,0±0,8 -48,5±5,5 пмоль/л, а прогестерона - 3,0±1,2 -3,8±1,4 нмоль/л. По мере приближения половой зрелости уровень прогестерона имел тенденцию к уменьшению, а содержание эстрадиола-170, наоборот, достоверно (Р<0,001) повышалось.
Характерные изменения гормонального профиля крови у свинок наблюдались после полового созревания. Отмечено, что в первые аритмичные половые циклы содержание эстра-диола-17р составляло 104,0±4,8 - 110,5±9,0 пмоль/л. Затем уровень этого стероида в крови свинок возрастал - 118,3±8,6 - 134,7±7,5 пмоль/л. При этом во время четвертого и пято-
го половых циклов увеличение эстрадиола -17ß в крови животных было достоверным (Р<0,05).
Содержание прогестерона у половозрелых свинок колебалось в пределах 2,2±0,02 -3,1 ±0,2 нмоль/л. В первые два цикла уровень прогестерона был наиболее высоким - 2,8±0,5 -3,1±0,2 нмоль/л. В последующие половые циклы он снижался, достигая во время четвертого и пятого половых циклов одинакового значения (2,2 нмоль/л). Данное понижение, по сравнению с первым половым циклом, было достоверным (Р<0,05).
Анализ полученных нами результатов свидетельствует о том, что половое созревание у свиней носит многофазный комплексный характер и может быть представлено в виде цепи последовательно включающихся в работу ней-рогормональных процессов, механизмы которых имеют преимущественно гипоталамо-гипофизарное происхождение.
Несмотря на то, что гонадотропный аппарат аденогипофиза у неполовозрелых свинок имеет определенные различия, по-нашему мнению, он готов функционировать по «взрослому типу». Поэтому после «сигнала» поступающею из гипоталамуса, в аденогипофизе, а затем и в яичниках, происходят как морфологические, так и гормональные изменения, характерные для половозрелой особи.
Приведённые нами данные могут служить теоретической предпосылкой для разработки оптимальных режимов регуляции репродуктивной функции свиней и повышения их вос-производительности.
Литерагура
1. Прокофьев М.И. Содержание лютеинизи-рующего гормона в плазме крови из кавернозного синуса свиноматок в период полового цикла /М.И. Прокофьев, Ю.А. Селиверстов // Методы племенной работы в животноводстве. -Л., 1965. -С.209-217.
2. Саркисов Д.С. Микроскопическая техника. Руководство. /Д.С. Саркисов, Ю.Л.Перова // М.: Медицина, 1996. -544с.
3. Harris G.M. Functional of the anterior pituitary qland /G.M. Harris, D. Jacobsohn // Proc. Roy. Soc. Biol. -1952. - V.139. -P. 263-276.
4. Smith P.E. Experimental evidence reqardinq the role of the anterior pituitary in the development and requlation of the qenital system / P.E. Smith, E.T. Enqle // Am. J. Anat. -1927. -V.40. -P. 159-217.
