Особенности постнатального морфогенеза мышечной оболочки пищевода белых крыс в условиях длительного потребления диспергированной пищи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Особенности постнатального морфогенеза мышечной оболочки пищевода белых крыс в условиях длительного потребления диспергированной пищи

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Проблема адаптации органов пищеварительного тракта к физико-химическим свойствам пищи приобретает особую актуальность и характеризуется все возрастающим интересом со стороны исследователей как биологического, так и медицинского профилей (Сапин М.Р., Никитюк Д.Б., 1993; Молдавская А.А., 2004-2006; Wayhs M.L. et al., 2004; Marcal Natali M.R. et al., 2005). Структура пищи и характер питания существенно влияют на иммунобиологические свойства организма, его функциональные возможности и продолжительность жизни современного человека (Гаппаров М.М., Петрова Ю.В., 2005; Jolly C.A., 2005; Callaway T.R. et al., 2006). Важной причиной ряда заболеваний органов пищеварительной системы является несоответствующий потребностям организма рацион питания, потребление подвергшихся тщательной физической и химической обработке продуктов, утративших естественные свойства своих компонентов (Haenel H., 1980; Уголев А.М., 1991; Волгарев М.Н. и др., 1997; Arts I. et al., 2001; Лезебник Л.Б., Дроздов В.Н., 2003; Wayhs M.L. et al., 2004; Marcal Natali M.R. et al., 2005; McGarr S.E. et al., 2005; Jolly C.A., 2005).

Характер питания во многом определяет нормальное развитие органов пищеварительного тракта. В частности, установлена зависимость морфофункциональной организации оболочек стенки пищевода на тканевом, клеточном и субклеточном уровнях от специфики потребляемой пищи (Баженов Д.В., Никитюк Д.Б., 1997; Петрова М.Б., 1998, 2001, 2002; Ступникова Е.А., 2001; Schonnagel B., 2005; Shiina T., Shimizu Y., 2005; Быков В.Л., Исеева Е.А., 2006). Однако в подобных исследованиях изучалось влияние качественного состава пищи и режима питания на функционирование и структуру органов пищеварительного тракта (Путилин Н.И., 1961; Шлыгин Г.К., 1967; Сапин М.Р., 1993; Jorgensen H. et al., 2004; Mouille B. et al., 2004). Влияние физических свойств пищи, прежде всего ее консистенции, на особенности развития стенки пищевода продолжает оставаться практически неизученным. Тем не менее, особенности морфофункциональной организации стенки пищеварительного канала во многом определяются степенью диспергации пищи, а именно ее различными абразивными, адсорбционными, адгезивными и другими свойствами (Гройсман С.Д., 1960; Араблинский В.М., Сальман М.М., 1978; Губарь В.Л., 1979; Сыч В.Ф. и др., 2005, 2007 а, б; Дрождина Е.П., 2006; Смирнова Е.В. и др., 2006).

Процесс адаптации стенки пищеварительного тракта к различным условиям питания и свойствам пищи является неоднозначным и характеризуется сложной существенно меняющейся во времени интегрированной реакцией (Филиппович С.И., 1962; Пузырев А.А. и др., 1997; Молдавская А.А., 2004, 2006). В связи с этим, особый интерес представляет изучение стадийности развития такого рода адаптаций, а также приспособительных возможностей мышечной оболочки и мышечной пластинки слизистой оболочки пищевода, реализующих его главную функцию - относительно быстрый физиологический пассаж пищевого кома в желудок. Вышеизложенное предопределило выбор темы, постановку цели и задач настоящего диссертационного исследования.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилось изучение особенностей постнатального морфогенеза мышечных структур стенки пищевода белых крыс в условиях длительного потребления диспергированной пищи.

Достижение указанной цели основывалось на решении следующих задач:

1. Исследовать становление морфологических характеристик комплекса мышечных слоев стенки пищевода белых крыс в постнатальном онтогенезе (21-360 сутки).

2. Изучить особенности постнатального морфогенеза комплекса мышечных слоев стенки пищевода белых крыс при питании диспергированной пищей (21-360 сутки).

3. Провести сравнительно-морфологический анализ данных о структурных преобразованиях комплекса мышечных слоев стенки пищевода в норме и в условиях длительного потребления диспергированной пищи.

4. Определить ультраструктурные особенности поперечно-полосатой мышечной ткани пищевода при питании диспергированной пищей.

5. Установить особенности морфогенеза и адаптивные возможности комплекса мышечных слоев стенки пищевода белых крыс, питавшихся диспергированной пищей, в период адаптации к питанию недиспергированной пищей (120-360 сутки).

Научная новизна. Получены новые данные о структурных преобразованиях мышечной оболочки и мышечного слоя слизистой оболочки пищевода белых крыс в постнатальном онтогенезе. Определены этапы интенсивных изменений основных морфологических характеристик мышечных структур пищевода. Впервые в максимально приближенных к естественным экспериментальных условиях показано существенное влияние питания диспергированной пищей на морфогенез мышечных слоев стенки пищевода на клеточном и ультраструктурном уровнях. Установлен ограниченный характер приспособительных возможностей мышечных тканей пищевода половозрелых животных, питавшихся исключительно диспергированной пищей, к питанию недиспергированной пищей. Впервые экспериментально обосновано морфогенетическое значение консистенции пищи для мышечного комплекса пищевода в постнатальном онтогенезе.

Теоретическая и практическая значимость. Результаты настоящей работы дополняют и углубляют существующие представления о постнатальном развитии мышечной оболочки и мышечного слоя слизистой оболочки пищевода белых крыс, а также их адаптивных преобразованиях в процессе развития и жизнедеятельности организма. Система новых данных об особенностях морфогенеза комплекса мышечных слоев стенки пищевода при потреблении диспергированной пищи представляет интерес для теоретических и прикладных разделов морфологии животных и биологии развития. Полученные данные могут быть использованы для разработки практических рекомендаций по профилактике функциональных расстройств и патологий пищеварительного тракта. Результаты исследования представляют интерес как информационная основа для разработки конкретных способов коррекции морфогенеза органов пищеварительного канала животных. Материалы изучения возрастных изменений мышечных слоев стенки пищевода, как в норме, так и при длительном потреблении диспергированной пищи, могут быть использованы в разработке прикладных проблем клинической гастроэнтерологии, диетологии, а также зоотехнии.

Положения, выносимые на защиту.

1. Морфогенез комплекса мышечных слоев стенки пищевода белых крыс в период с 21-х по 360-е сутки постнатального онтогенеза характеризуется трехэтапностью структурных преобразований.

2. Питание диспергированной пищей приводит к снижению интенсивности роста и развития мышечной оболочки пищевода, проявляющемуся уже у 45- и 60 - суточных животных и обусловливает ее гипотрофию в последующем (60-360 сутки).

3. Питание диспергированной пищей оказывает наибольшее влияние на рост и развитие циркулярного слоя мышечной оболочки и мышечного слоя слизистой оболочки, функционально объединяемых ролью констрикторов стенки пищевода.

4. Длительное питание исключительно диспергированной пищей в раннем постнатальном онтогенезе существенно сужает адаптивные возможности мышечного комплекса пищевода в последующие периоды онтогенеза (120-360 сутки).

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования представлены на VIII Конгрессе международной ассоциации морфологов (Орел, 2006), XVI ежегодной научно-практической конференции молодых ученных Ульяновского государственного университета (Ульяновск, 2006), I конференции молодых ученных медико-биологической секции Поволжской ассоциации государственных университетов (Ульяновск, 2007), конференции «Актуальные проблемы физиологии, физического воспитания и спорта» (Ульяновск, 2007), Всероссийской конференции с международным участием «Медико-физиологические проблемы экологии человека» (Ульяновск, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ.

Материалом исследования послужили 200 самцов беспородных белых крыс. На 21-е сутки постнатального онтогенеза животных произвольно разделяли на контрольную и две (I и II) опытные группы. Животные контрольной группы содержались в обычных условиях вивария на естественной для грызунов пище, основу которой составляли цельное зерно мягких сортов пшеницы, а также разрезанные на большие куски (5-7 см) сырые овощи. Животным I опытной группы с 21-х по 360-е сутки эксперимента скармливали диспергированную (тщательно механически обработанную до мягкой пастообразной консистенции) пищу того же состава. Животные II опытной группы потребляли диспергированную пищу до 120-х суток постнатального онтогенеза, после чего переводились на пищу животных контрольной группы. Кормление осуществлялось два раза в сутки, при этом животным обеспечивался свободный доступ к пище и воде.

Для периодизации постнатального онтогенеза крыс использована схема, предложенная В.И. Махинько и В.Н. Никитиным (1975). В возрасте 21-х (поздний молочный период), 45-ти (ранний препубертатный период), 60-ти (поздний препубертатный период), 120-ти (пубертатный период), 180-ти (репродуктивный период), 270-ти (период возмужания) и 360-ти (период первой зрелости) суток животных контрольной и I опытной групп декапитировали под эфирным наркозом. Декапитацию животных II опытной группы, предварительно наркотизированных эфиром, проводили на 180-е, 270-е и 360-е сутки постнатального онтогенеза. Исследуемый период постнатального онтогенеза (21-360 сутки) включает две фазы жизненного цикла белых крыс: фазу прогрессивного роста (21-180 сутки) и фазу стабильного роста (180-360 сутки) животных (Махинько В.И., Никитин В.Н., 1975).

Объектами исследования послужили мышечная оболочка и мышечная пластинка слизистой оболочки пищевода. Заслуживающими внимания морфологическими характеристиками мышечной оболочки пищевода белых крыс являются: 1) отсутствие каких-либо значительных изменений толщины оболочки по длине органа; 2) однородность строения, связанная с присутствием в ней исключительно поперечно-полосатой мышечной ткани (Баженов Д.В., 1988, 1989; Петрова М.Б., 2002), имеющей морфогенетическое единство со скелетной мышечной тканью (Данилов Р.К., 1994). В отличие от мышечной оболочки мышечная пластинка слизистой оболочки пищевода образована гладкой мышечной тканью.

Для морфологического исследования вырезали фрагмент средней трети пищевода, который затем фиксировали в 10% нейтральном формалине, обезвоживали в спиртах восходящей концентрации и заключали в парафин. Поперечные и продольные срезы толщиной 5-7 мкм изготавливали с помощью микротома МПС-2. После депарафинирования срезы окрашивали гематоксилин-эозином Майера и гематоксилин-пикрофуксином по методу ван Гизона. Окрашенные срезы заключали в бальзам.

Описание, сравнительно-морфологический анализ и морфометрия структур на постоянных микропрепаратах проводились с помощью бинокулярного микроскопа «Axiostar plus» («Carl Zeiss») при увеличениях 1010, 1060, 10100. Для морфометрического исследования применялась компьютерная видеотестсистема, включающая микроскоп «Axiostar plus» («Carl Zeiss»), цифровую фотокамеру «Canon» и специальную компьютерную программу денситофотометрии «Мекос - Ц1». В процессе морфометрических исследований руководствовались рекомендациями Г.Г. Автандилова (1990).

Морфологические исследования включали: 1) Определение абсолютной (мкм) и относительной (%) толщины циркулярного (ЦС) и продольного (ПС) слоев мышечной оболочки, прослойки соединительной ткани между мышечными слоями, а также толщины мышечной оболочки в целом (в связи с выраженной ассиметрией толщины стенки пищевода млекопитающих, за толщину слоев мышечной оболочки принимали среднее значение показателей толщины в дорсальном, вентральном и обоих латеральных отделов). 2) Определение суммарной толщины (мкм) трех мышечных слоев стенки пищевода - ЦС и ПС мышечной оболочки и мышечного слоя слизистой оболочки в качестве интегрированного показателя степени развития всех мышечных образований пищевода. 3) Определение среднего диаметра (мкм) мышечных волокон ЦС и ПС мышечной оболочки. 4) Подсчет количества ядер миосимпластов ЦС и ПС мышечной оболочки на стандартной площади поперечного среза (1225 мкм² при увеличении 600), в ходе которого учитывали ядра миосимпластов в каждом из 40 произвольно выбранных участков поперечно-полосатой мышечной ткани. 5) Вычисление среднего объема (V_срМ, мкм³) ядер миосимпластов ЦС и ПС мышечной оболочки по формуле: V_срМ = 0,523Ч(AЧB) ^3/2, где A - продольный диаметр ядра миосимпласта (мкм), B - поперечный диаметр ядра миосимпласта (мкм). 6) Вычисление индекса удлиненности (E_м) ядер миосимпластов ЦС и ПС мышечной оболочки по формуле: E_М = A/B, где A - продольный диаметр ядра миосимпласта (мкм), B - поперечный диаметр ядра миосимпласта (мкм). 7) Определение среднего показателя ядерно-цитоплазматического отношения (ЯЦО_М, %) миосимпластов ЦС и ПС мышечной оболочки. 8) Определение абсолютной (мкм) и относительной (%) толщины мышечной пластинки слизистой оболочки (измерения проводили у основания складок слизистой оболочки пищевода). 9) Подсчет количества ядер гладких миоцитов (ГМ) мышечной пластинки слизистой оболочки на стандартной площади продольного среза (438 мкм² при увеличении 1000), в ходе которого ядра ГМ учитывали в каждом из 40 произвольно выбранных участков гладкой мышечной ткани. 10) Вычисление среднего объема ядер (V_срГМ, мкм³) ГМ мышечной пластинки слизистой оболочки по формуле: V_срГМ = 0,523ЧCЧD², где C - продольный диаметр ядра ГМ (мкм), D - поперечный диаметр ядра ГМ (мкм). 11) Вычисление индекса удлиненности (E_ГМ) ядер ГМ мышечной пластинки слизистой оболочки по формуле: E_ГМ = C/D, где C - продольный диаметр ядра ГМ (мкм), D - поперечный диаметр ядра ГМ (мкм). 12) Определение ядерно-цитоплазматического отношения (ЯЦО_ГМ, %) ГМ. Поскольку прямое вычисление ЯЦО для ГМ мышечной пластинки слизистой оболочки пищевода оказалось невозможным из-за нечеткости границ цитоплазмы, для его определения использовали формулу: ЯЦО_ГМ = (NS₂/(S₁ - NS₂))100%, где S₁ - стандартная площадь продольного среза (438 мкм²), N - количество ядер ГМ на стандартной площади продольного среза (S₁), S₂ - средняя площадь сечения ядра ГМ (мкм²), вычисленная по формуле - S_срГМ = 0,785ЧCЧD, где C - продольный диаметр ядра ГМ (мкм), D - поперечный диаметр ядра ГМ (мкм). 13) Установление средней скорости (U_ср, мкм/сут) прироста толщины ЦС и ПС мышечной оболочки, мышечной оболочки в целом, прослойки соединительной ткани, а также мышечной пластинки слизистой оболочки с помощью формулы: U_ср = (L₂-L₁)/t, где L₁ - средняя величина показателя в начальный период времени (мкм), L₂ - средняя величина показателя в конечный период времени (мкм), t - период времени (сутки). Полученные морфометрические данные подвергали статистической обработке с определением критерия значимости (Т) по Стьюденту, уровень значимости был принят р<0,05 (Лакин Г.Ф., 1990; Хафизьянова Р.Х. и др., 2006).

Для электронно-микроскопического исследования образцы мышечной оболочки фрагмента средней трети пищевода фиксировали в 2% растворе глутаральдегида на 0,2 М фосфатном буфере с pH 7,3 в течение 4 часов при 4⁰С. Постфиксацию проводили в 1% растворе оксида осмия (OsO₄) на указанном буфере в течение 1 часа при 4⁰С. После промывки материал обезвоживали в растворах ацетона восходящей концентрации: 30% и 50% (2 смены по 30 мин), 70% (30 мин). Материал заливался смесью эпона и аралдита. Полутонкие срезы окрашивали толуидиновым синим и изучали под световым микроскопом с целью дальнейшей прицельной ультратомии с помощью ультрамикротома «Ultrocut OmU-3» («Reichert»). Двойное контрастирование ультратонких срезов проводили насыщенным раствором уранилацетата по Уотсону и цитратом свинца по Рейнольдсу. Подготовленные ультратонкие срезы исследовали с помощью электронного микроскопа «JEM-100B».

Результаты исследования и их обсуждение

1. Постнатальный морфогенез комплекса мышечных слоев стенки пищевода в норме

Мышечная оболочка пищевода белых крыс характеризуется интенсивным ростом с 21-х по 180-е сутки: ее толщина возрастает со 109,15±2,56 мкм до 350,85±14,12 мкм (р<0,001). Наиболее высокие значения скорости прироста ее толщины отмечаются в препубертатный (21-60 сутки) и репродуктивный (120-180 сутки) периоды (3,39 мкм/сутки и 1,46 мкм/сутки соответственно). Со 180-х по 270-е сутки мышечная оболочка подвергается атрофическим изменениям: ее толщина уменьшается до 278,86±13,15 мкм (р<0,01), а скорость прироста обретает отрицательное значение (-0,8 мкм/сутки). В последующем (270-360 сутки) скорость прироста обретает положительное значение (0,18 мкм/сутки), толщина мышечной оболочки относительно стабилизируется (р>0,05): у 360-суточных животных ее показатель составляет 294,99±9,71 мкм. Сходная тенденция развития мускулатуры пищевода человека была установлена в онтогенетических исследованиях Л.Л. Колесникова (1990, 1991, 2000), М.М. Паршина (1997), Е.А. Ступниковой (2001), Д.Б. Баженова с соавторами (2004, 2007).

После перехода животных от молочного типа питания к питанию пищей взрослых животных (21-45 сутки) толщина циркулярного слоя (ЦС) мышечной оболочки удваивается (табл. 1), возрастая с 57,22±2,07 мкм до 112,86±8,09 мкм (р<0,001). Тенденция увеличения данного показателя сохраняется до 180-х суток, составляя 194,71±11,99 мкм (р<0,001) у 180-суточных животных. В период возмужания (180-270 сутки) рассматриваемый показатель снижается до 155,87±10,94 мкм (р<0,05), а к 360-м суткам он несколько возрастает (162,97±9,77 мкм, р<0,05).

Толщина продольного слоя (ПС) мышечной оболочки пищевода возрастает (р<0,001) с 21-х по 180-е сутки с 51,93±1,18 мкм до 156,12±4,98 мкм (табл. 1). В период возмужания (180-270 сутки) его толщина существенно снижается (127,27±3,36 мкм, р<0,001), а в период первой зрелости (270-360 сутки) относительно стабилизируется (132,58±1,87 мкм, р>0,05).

Таблица 1. Морфометрические характеристики мышечных слоев стенки пищевода в норме, при потреблении диспергированной пищи и в период адаптации к питанию недиспергированной пищей

СО - слизистая оболочка, МО - мышечная оболочка, МП - мышечная пластинка, ЦС - циркулярный слой, ПС - продольный слой, + - достоверные отличия от значений ЦС (р<0,05), * - достоверные отличия от предыдущего значения (р<0,05), v - достоверные отличия от контрольных значений (р<0,05), / - достоверные отличия от значений животных I опытной группы (р<0,05).

Рост слоев (ЦС и ПС) мышечной оболочки пищевода с 21-х по 180-е сутки обеспечивается утолщением (р<0,001) мышечных волокон, которое взаимосвязано с возрастанием степени их дифференцированности, проявляющимся в уменьшении (р<0,001) значений ЯЦО и снижении (р<0,001) плотности расположения ядер миосимпластов, а также изменением объема и формы ядер мышечных волокон (табл. 2). Атрофические изменения обоих слоев (ЦС и ПС) мышечной оболочки пищевода в период возмужания (180-270 сутки) характеризуются истончением мышечных волокон (р<0,05), снижением степени их дифференцированности (р<0,01), уменьшением (р<0,01) плотности расположения и объема ядер миосимпластов (табл. 2). Несмотря на то, что толщина слоев мышечной оболочки, а также входящих в их состав мышечных волокон в период первой зрелости (270-360 сутки) стабилизируется (р>0,05), морфологические преобразования ядер продолжаются (табл. 2): уменьшается (р<0,01) объем и возрастает (р<0,001) значение индекса их удлиненности, а также увеличивается (р<0,01) степень дифференцированности миосимпластов.

Таблица 2. Морфометрические характеристики миосимпластов циркулярного и продольного слоев мышечной оболочки пищевода в норме, при потреблении диспергированной пищи и в период адаптации к питанию недиспергированной пищей

ЦС - циркулярный слой, ПС - продольный слой,* - достоверные отличия от предыдущего значения (р<0,05),

v - достоверные отличия от контрольных значений (р<0,05), / - достоверные отличия от значений животных I опытной группы (р<0,05).Постнатальный морфогенез (21-360 сутки) мышечной оболочки пищевода сопровождается разрастанием прослойки рыхлой волокнистой соединительной ткани между слоями (ЦС и ПС) мышечной оболочки, наиболее значительным (р<0,001) в ранний препубертатный (21-45 сутки) и пубертатный (60-120 сутки) периоды, а также в период возмужания (180-270 сутки). При этом с 21-х по 180-е сутки отношение толщины прослойки соединительной ткани к толщине мышечной оболочки уменьшается (р<0,001; почти в три раза), а в последующем (180-360 сутки) оно существенно увеличивается (р<0,001)

Мышечная пластинка слизистой оболочки пищевода (табл. 1) утолщается на протяжении всего исследуемого периода постнатального онтогенеза (21-360 сутки), однако, наиболее интенсивно (р<0,001) в ранний препубертатный (21-45 сутки) и пубертатный (60-120 сутки) периоды. Утолщение мышечной пластинки пищевода с 21-х по 120-е сутки, а также в период первой зрелости (270-360 сутки) сопровождается возрастанием степени дифференцированности гладкой мышечной ткани, проявляющейся в снижении (р<0,001) ЯЦО ГМ (табл. 3). При этом возрастают (р<0,001) объем и индекс удлиненности ядер, а также увеличивается объем цитоплазмы ГМ, на что указывает снижение (р<0,001) плотности расположения их ядер. В репродуктивном периоде (120-180 сутки) разрастание мышечной пластинки обеспечивается, вероятнее всего, пролиферацией ГМ, подтверждаемой увеличением (р<0,001) плотности расположения ядер и относительным постоянством (р>0,05) ЯЦО ГМ (табл. 3).

Таблица 3. Морфометрические характеристики гладких миоцитов мышечной пластинки слизистой оболочки пищевода в норме, при потреблении диспергированной пищи и в период адаптации к питанию недиспергированной пищей

* - достоверные отличия от предыдущего значения (р<0,05), v - достоверные отличия от контрольных значений (р<0,05), / - достоверные отличия от значений животных I опытной группы (р<0,05)

Комплекс мышечных слоев (ЦС и ПС мышечной оболочки, мышечный слой слизистой оболочки) стенки пищевода наиболее интенсивно утолщается после перехода животных от молочного типа питания к питанию пищей взрослых животных: с 21-х по 45-е сутки суммарная толщина мышечных слоев пищевода возрастает с 116,11±2,41 мкм до 215,07±9,61 мкм (р<0,001). Тенденция увеличения данного показателя сохраняется до 180-х суток постнатального онтогенеза (табл. 1). Суммарная толщина комплекса мышечных слоев достигает максимального значения (370,75±14,57 мкм, р<0,001) у 180-суточных животных. В дальнейшем (180-270 сутки) комплекс мышечных слоев подвергается атрофическим изменениям: его суммарная толщина уменьшается до 302,77±16,94 мкм (р<0,01). С 270-х по 360-е сутки степень развития мышечных слоев пищевода относительно стабилизируется (р>0,05): у 360-суточных животных ее показатель составляет 310,79±10,19 мкм.

Более интенсивное развитие в отмеченные периоды онтогенеза ЦС мышечной оболочки и мышечной пластинки слизистой оболочки по отношению к ПС мышечной оболочки свидетельствует об интенсификации констрикторн

ой функции в сравнении с дилататорной функцией, осуществляемой только ПС. Если на 21-е сутки мышечная оболочка характеризуется сходной (р>0,05) степенью развития ЦС и ПС, то на 45-е сутки толщина ЦС значительно превышает (р<0,001) толщину ПС, и такое соотношение в толщине слоев сохраняется на протяжении всего последующего отрезка онтогенеза (табл. 1).

Таким образом, в постнатальном морфогенезе (21-360 сутки) комплекса мышечных слоев стенки пищевода белых крыс можно выделить три этапа. Первый этап (21-180 сутки) характеризуется наиболее высокой степенью морфологических преобразований: значительно утолщается мышечная оболочка и истончается по отношению к ней прослойка соединительной ткани, увеличивается объем и степень дифференцированности миосимпластов, утолщается (за счет пролиферации и увеличения объема гладких миоцитов) мышечная пластинка слизистой оболочки. На втором этапе (180-270 сутки) происходит истончение обоих слоев мышечной оболочки и относительное утолщение прослойки соединительной ткани между ними, снижение объема и степени дифференцированности миосимпластов, замедление утолщения мышечной пластинки слизистой оболочки. Третий этап (270-360 сутки) отличается установлением относительного постоянства морфологических характеристик мышечных слоев пищевода.

2. Особенности постнатального морфогенеза комплекса мышечных слоев стенки пищевода при потреблении диспергированной пищи

У животных I опытной группы, потребляющих диспергированную пищу, происходит значительное (р<0,001) утолщение мышечной оболочки пищевода только с 21-х по 60-е сутки: ее толщина возрастает со 109,15±2,56 мкм до 224,68±8,58 мкм. Этот период отличается самой высокой скоростью прироста толщины мышечной оболочки (2,96 мкм/сутки). В последующем (60-180 сутки) рост мышечной оболочки относительно стабилизируется (р>0,05). В период возмужания (180-270 сутки) мышечная оболочка подвергается незначительным атрофическим изменениям: ее толщина уменьшается (р>0,05) до 248,86±12,23 мкм, при отрицательном значении (-0,06 мкм/сутки) скорости прироста. В период первой зрелости (270-360 сутки) скорость прироста обретает положительное значение (0,12 мкм/сутки), толщина мышечной оболочки относительно стабилизируется (р>0,05): у 360-суточных животных соответствующий показатель составляет 265,49±12,12 мкм.

Потребление диспергированной пищи приводит к существенному (р<0,001) утолщению ЦС мышечной оболочки в препубертатный период (21-60 сутки): с 57,22±2,07 мкм у 21-суточных животных до 116,46±5,3 мкм у 60-суточных животных. В последующем (60-360 сутки) ЦС утолщается очень незначительно (табл. 1), показатель его толщины относительно стабилизируется (р>0,05). Динамике толщины ЦС в целом соответствуют изменения толщины миосимпластов.

ПС мышечной оболочки пищевода животных I опытной группы утолщается наиболее интенсивно в препубертатный период (21-60 сутки): с 51,93±1,18 мкм у 21-суточных животных до 106,16±1,71 мкм у 60-суточных животных (р<0,001). В последующем (60-120 сутки) ПС утолщается незначительно (р>0,05; табл. 1). Только в репродуктивном периоде (120-180 сутки) рост ПС несколько интенсифицируется (р<0,05) и его толщина достигает максимального значения (125,09±3,11 мкм). В дальнейшем (180-360 сутки) ПС подвергается слабо выраженной атрофии, на которую указывают его истончение (р>0,05) и отрицательные значения скорости прироста. Динамике толщины ПС в целом соответствуют изменения толщины поперечно-полосатых мышечных волокон.

Прослойка соединительной ткани между слоями мышечной оболочки пищевода животных, потребляющих диспергированную пищу, интенсивно утолщается (р<0,001) в самый ранний (21-45 сутки) и самый поздний (270-360 сутки) из исследованных периодов онтогенеза, а также с 60-х по 180-е сутки. Отношение толщины прослойки соединительной ткани между мышечными слоями к толщине мышечной оболочки пищевода у животных I опытной группы значительно уменьшается (р<0,001) с 21-х по 120-е сутки и возрастает (р<0,001) в последующем (120-360 сутки).

Мышечная пластинка слизистой оболочки пищевода у животных I опытной группы (табл. 1) утолщается на протяжении всего исследуемого периода постнатального онтогенеза (21-360 сутки), однако, наиболее интенсивно это происходит (р<0,001) с 45-х по 120-е сутки, а также в период возмужания (180-270 сутки).

Значительное утолщение комплекса мышечных слоев стенки пищевода у животных, потребляющих диспергированную пищу, наблюдается с 21-х по 60-е сутки постнатального онтогенеза. Если у 21-суточных животных суммарная толщина мышечных слоев пищевода составляет 116,11±2,41 мкм, то у 60-суточных животных она достигает 232,96±8,47 мкм (р<0,001). В последующем (60-360 сутки) этот показатель незначительно увеличивается (р>0,05) и относительно стабилизируется (р>0,05), составляя у 120-суточных животных 242,16±7,27 мкм, у 180-суточных животных - 268±12,02 мкм, у 270-суточных животных - 269,63±12,19 мкм, у 360-суточных животных - 278,09±7,39 мкм (табл. 1). Примечательно, что мышечная оболочка пищевода характеризуется у животных I опытной группы сходной (р>0,05) степенью развития ЦС и ПС на протяжении длительного периода постнатального онтогенеза (21-180 сутки), и только в периоды возмужания (180-270 сутки) и первой зрелости (270-360 сутки) толщина ЦС превышает толщину ПС (р<0,01).

Приведенные выше данные свидетельствуют о замедлении с 60-х суток постнатального онтогенеза роста и развития структур комплекса мышечных слоев стенки пищевода животных, питающихся диспергированной пищей.

3. Сравнительная характеристика постнатального морфогенеза комплекса мышечных слоев стенки пищевода в норме и при потреблении диспергированной пищи

Препубертатный период (21-60 сутки) развития животных обеих экспериментальных групп характеризуется интенсивным утолщением мышечной оболочки пищевода. Однако средняя скорость прироста толщины мышечной оболочки у животных, потребляющих диспергированную пищу (I опытная группа), оказывается более чем в полтора раза ниже таковой животных контрольной группы. В результате мышечная оболочка 60-суточных животных I опытной группы становится на 6,95% тоньше (р>0,05), чем у 60-суточных животных контрольной группы. Аналогичная динамика роста мышечной оболочки пищевода животных контрольной и I опытной групп сохраняется до 120-х суток, а различия соответствующего показателя между ними достигают 9,04%. В последующем (120-180 сутки) рост мышечной оболочки активизируется только у животных контрольной группы, в результате чего ее толщина у 180-суточных животных контрольной группы значительно (на 27,46%) превышает таковую животных I опытной группы (р<0,001).

В период возмужания (180-270 сутки) обнаруживаются атрофические изменения мышечной оболочки у животных I опытной (р>0,05) и особенно контрольной (р<0,01) групп (скорость прироста обретает отрицательное значение). Различия в толщине мышечной оболочки между 270-суточными животными контрольной и I опытной групп существенно уменьшаются (р>0,05), составляя 10,78%. В последующем (270-360 сутки) толщина мышечной оболочки относительно стабилизируется (р>0,05) у животных обеих экспериментальных групп (различия ее толщины составляют 10%), что свидетельствует об устойчивости возникших ранее изменений (рис. 1).

Своеобразием отличается адаптация циркулярного и продольного слоев пищевода к потреблению диспергированной пищи (рис. 2). Снижается, в частности, интенсивность развития ЦС, толщина которого уменьшается (р<0,05) у животных I опытной группы по отношению к таковой животных контрольной группы уже к 60-м суткам постнатального онтогенеза. Заслуживает внимания факт более позднего проявления реакции ПС пищевода на экспериментальное воздействие, вследствие чего толщина ПС обнаруживает статистически значимые отличия от таковой животных контрольной группы только на 180-е сутки постнатального онтогенеза (р<0,001).

В основе гипотрофических (60-360 сутки) изменений циркулярного и продольного слоев мышечной оболочки животных I опытной группы по отношению к таковым животных контрольной группы лежит истончение мышечных волокон (р<0,001).

Плотность расположения ядер миосимпластов в обоих слоях пищевода животных, потребляющих диспергированную пищу, уменьшается, соответствуя в целом тенденции, характерной для животных контрольной группы (табл. 2). Однако у животных I опытной группы рассматриваемый показатель изменяется более интенсивно со 120-х по 180-е сутки, вследствие чего у 180-суточных животных он оказывается в ЦС в 2 раза (р<0,001), а в ПС - в 1,5 раза ниже, чем у животных контрольной группы (р<0,001). В дальнейшем (180-360 сутки) плотность расположения ядер миосимпластов мышечной оболочки животных I опытной группы остается достоверно меньшей (р<0,001), чем у животных контрольной группы. Отмеченное нами более существенное уменьшение плотности расположения ядер миосимпластов у животных I опытной группы, в сравнении с таковым животных контрольной группы, является характерной адаптивной чертой структурных преобразований также для мышечных волокон локомоторного аппарата при сниженной функциональной нагрузке (Ковешникова А.К. и др., 1954; Орлова И.И., 1954; Яковлева Е.С., 1954; Морозов В.И. и др., 2006).

Обращает внимание факт более существенных морфологических преобразований ядер миосимпластов ЦС в сравнении с ядрами ПС у животных I опытной группы. Уже в начале эксперимента (21-45 сутки) ядра миосимпластов ЦС пищевода животных, питающихся диспергированной пищей, обретают более округлую форму и уменьшаются в объеме (в сравнении с таковыми животных контрольной группы; р<0,001), что свидетельствует о замедлении морфогенеза ядер развивающихся мышечных волокон в раннем постэмбриональном онтогенезе (Клишов А.А., 1971; Епхиева С.Х., 1974). В репродуктивный период (120-180 сутки) имеет место более значительное увеличение объема ядер миосимпластов ЦС у животных I опытной группы, который к 180-м суткам превышает (р<0,001) таковой животных контрольной группы. При этом важно учитывать, что наблюдающееся в нашем исследовании увеличение объема ядер миосимпластов ЦС едва ли может обеспечить достижение той общей ядерной поверхности, которую образует большее количество мелких ядер (Яковлева Е.С., 1954). В дальнейшем (180-360 сутки) объем ядер миосимпластов ЦС уменьшается у животных обеих экспериментальных групп, однако, у животных, питающихся диспергированной пищей, изменения менее выражены. Вследствие этого к концу периода первой зрелости (270-360 сутки) объем ядер миосимпластов ЦС у животных I опытной группы превышает (р<0,05) таковой животных контрольной группы. Динамика среднего объема ядра миосимпластов ПС мышечной оболочки пищевода животных, потребляющих диспергированную пищу, соответствует в целом таковой животных контрольной группы (табл. 2): статистически значимые различия показателя между животными контрольной и I опытной групп не установлены (р>0,05).

Сравнение значений индекса удлиненности ядер у животных I опытной группы и животных контрольной группы указывает на преобладание до 180-х суток в миосимпластах первых ядер более округлой формы (табл. 2). Между тем индекс у животных I опытной группы существенно превышает таковой животных контрольной группы в ЦС (р<0,01) в период возмужания (180-270 сутки), а в ПС (р<0,001) - в период первой зрелости (270-360 сутки). Округление ядер и разнообразие их размеров отмечались при снижении функциональной нагрузки на поперечно-полосатую мышечную ткань (Коваленко Е.А., Гуровский Н.Н., 1980; Соловьев В.А., 1983; Шенкман Б.С. и др., 2002; Liu C. et al., 2000; Fitts R.H. et al., 2001; Vijayan K. et al., 2001; Isfort R.J. et al., 2002).

Гипотрофические (60-360 сутки) изменения ЦС и ПС мышечной оболочки у животных I опытной группы, в сравнении с таковым животных контрольной группы, сопровождаются замедлением интенсивности дифференцировки поперечно-полосатой мышечной ткани (табл. 2), что проявляется в более высоких значениях ЯЦО миосимпластов. Аналогичные описанным выше изменения (снижение площади поперечного сечения миосимпластов и увеличение их ЯЦО) выявлены в мускулатуре челюстного аппарата белых крыс, питавшихся диспергированной пищей (Рябченюк Н.А., Сыч В.Ф. 2000; Анисимова Е.В., 2005; Беззубенкова О.Е., 2005).

Адаптация поперечно-полосатой мышечной ткани пищевода к потреблению диспергированной пищи на ультраструктурном уровне проявляется уже на 25-е сутки эксперимента и обусловливает последующие макроморфологические гипотрофические преобразования миосимпластов. У животных I опытной группы уменьшаются размеры сократительного аппарата волокон за счет истончения миофибрилл и укорочения саркомеров. Такие изменения сократительного аппарата сопровождаются разрастанием прослойки эндомизия, разделяющего мышечные волокна. При этом в миосимпластах животных I опытной группы снижается количество митохондрий, уменьшаются их размеры и количество крист, что свидетельствует о снижении интенсивности энергетического обмена в мышечной ткани в целом (Коваленко Е.А., Гуровский Н.Н., 1980; Пузырев А.А., и др., 1997). Уменьшение объема агранулярной эндоплазматической сети у животных I опытной группы по отношению к таковому животных контрольной группы взаимосвязано, вероятнее всего, с уменьшением скорости сокращения-расслабления миосимпластов (Шмерлинг М.Д., 1981). В ядрах миосимластов животных, потребляющих диспергированную пищу, уменьшается, по отношению к животным контрольной группы, удельное содержание эухроматина, указывающее на снижение уровня процессов биосинтеза в ядрах и цитоплазме.

Потребление диспергированной пищи животными I опытной группы обусловливает разрастание (р<0,001) прослойки соединительной ткани между слоями (ЦС и ПС) мышечной оболочки пищевода: отношение ее толщины к толщине мышечной оболочки пищевода у животных, потребляющих диспергированную пищу, превышает (р<0,001) соответствующий показатель у животных контрольной группы на протяжении всего исследованного отрезка онтогенеза (21-360 сутки).

В ходе постнатального онтогенеза (21-360 сутки) у животных как контрольной, так и I опытной групп происходит утолщение мышечной пластинки слизистой оболочки пищевода (табл. 1). Однако питание диспергированной пищей обусловливает в период с 21-х по 180-е сутки существенное снижение интенсивности утолщения мышечной пластинки пищевода, вследствие чего ее толщина у животных I опытной группы становится на 11,03% меньше (р<0,001) таковой животных контрольной группы (рис. 4). В последующем (180-270 сутки) интенсивность утолщения мышечной пластинки слизистой оболочки пищевода у животных I опытной группы значительно возрастает и превышает таковую животных контрольной группы. В результате толщина мышечной пластинки у животных контрольной и I опытной групп обнаруживает сходство (р>0,05) в возрасте 270 и 360 суток.

С 45-х по 120-е сутки, а также в период первой зрелости (270-360 сутки) плотность расположения ядер ГМ снижается менее интенсивно у животных I опытной группы, следствием чего являются ее статистически значимые различия между животными контрольной и I опытной групп (р<0,001). В репродуктивный период (120-180 сутки) отмечается увеличение данного показателя, особенно у животных контрольной группы, сменяющееся (180-270 сутки) его относительной стабилизацией у животных обеих экспериментальных групп (табл. 3). Как следствие этого различия в плотности расположения ядер ГМ в мышечной пластинке между животными I опытной и контрольной групп утрачиваются (р>0,05).

Динамика объема ядер ГМ мышечной пластинки слизистой оболочки пищевода у животных, потребляющих диспергированную пищу, в целом соответствует таковой животных контрольной группы. Однако в период с 60-х по 270-е сутки у животных I опытной группы значения данного показателя оказываются значительно ниже (р<0,01), чем у животных контрольной группы (табл. 3).

Индекс удлиненности ядер ГМ мышечной пластинки (табл. 3) возрастает более интенсивно у животных, потребляющих диспергированную пищу, в раннем препубертатном периоде (21-45 сутки) и периоде возмужания (180-270 сутки). Следствием этого являются статистически значимые различия соответствующего показателя у 45-суточных и 270-суточных животных контрольной и I опытной групп (р<0,01). Тенденция изменения индекса удлиненности ядер ГМ у животных указанных экспериментальных групп изменяется в позднем препубертатном периоде (45-60 сутки): у животных контрольной группы он увеличивается (р<0,001), тогда как у животных I опытной группы уменьшается (р<0,001). С 60-х по 180-е сутки, а также с 270-х по 360-е сутки статистически значимые различия данного показателя между животными контрольной и I опытной групп отсутствуют (р>0,05).

ЯЦО ГМ мышечной пластинки слизистой оболочки пищевода животных, потребляющих диспергированную пищу, соответствует аналогичному показателю животных контрольной группы (р>0,05) с 21-х по 120-е сутки постнатального онтогенеза (табл. 3). Репродуктивный период (120-180 сутки) характеризуется более низким (р<0,01) значением ЯЦО ГМ животных I опытной группы в сравнении с таковым ГМ животных контрольной группы. Более интенсивно возрастает рассматриваемый показатель у животных I опытной группы в период возмужания (180-270 сутки), в результате чего к 270-м суткам статистически значимые различия между ним и таковым для животных контрольной группы утрачиваются (р>0,05). В последующем (270-360 сутки) повышение степени дифференцированности гладкой мышечной ткани возобновляется у животных обеих экспериментальных групп, оставаясь, однако, менее выраженным у животных I опытной группы (р<0,01).

В связи с тем, что мышечная пластинка пищевода достигает значительного развития только у животных, испытывающих потребность в хорошей подвижности слизистой, необходимой для проталкивания недостаточно смоченной слюной или плохо измельченной зубами пищи в желудок (Наумова Е.И., 1981), гипотрофический вариант развития мышечной пластинки слизистой оболочки пищевода животных I опытной группы (45-180 сутки) является, вероятнее всего, составляющей морфологической реакции гладкой мышечной ткани на экспериментальное снижение ее функциональной нагрузки.