Розвиток кісткової тканини в онтогенезі безхвостих земноводних
еріост також здобуває в масі переважно за рахунок збільшення кількості остеобластів, що розташовуються, як правило, у два ряди, і фібробластоподобних клітин. Цей показник відповідає помітної інтенсифікації остеопластичного процесу в зв'язку з прискоренням темпів росту кісткової ланки і кістяка в цілому. Товщина періосту зберігається більш-менш рівномірної на всьому протязі і складає приблизно 50 мкм.

На початковій стадії метаморфоза личинки трав'яної жаби мають уже сформовані трубчасті кісти в тазовій кінцівці. Періост у них зберігає вид порівняно тонкої по масі структури, що включає 3 (не більш 4) ряди клітин, укріплених фібриллярним каркасом. Помітною ознакою, що з'явилася до цього часу в періості, виступає не стільки його загальна структура, скільки стан клітин. На відміну від періосту в личинок жаб на цій стадії онтогенезу остеобласти в періості здобувають форму подовжених кліток із щільним штриховидним ядром (мал. 8). Фактично клітки, що обмежують фронт периостального остеогенезу, за формою мало відрізняються від більш поверхово розташованих клітин періосту. Такий метаморфоз остеогенних клітин зв'язаний, очевидно, з переходом періосту в стан зрілого дифінітивного тихорєцького диференціювання, для якої подовжена форма остеогенних клітин є звичайною. Якби зміни у формі остеобластів були сполучені зі зниженням інтенсивності остеопластичного процесу, то вони проявилися б у різних ділянках періосту нерівномірно, оскільки периостальний остеопластичний процес відбувається в різних зонах кістки з неоднаковою інтенсивністю. Про це ж свідчить і чисто кількісний показник розподілу остеобластів. Незважаючи на зміну форми, їхня кількість на еквівалентній довжині періосту залишається в межах 9-10 одиниць на 34 мкм.

Рис. 8. Періост проксимального метафиза стегнової кісти жаби після завершення метаморфоза. Видні подовжені за формою остеобласти (гематоксилін Майера - эозин; про. 40, ок. 7).

Рис. 9. У сформованій стегновій кісті статевозрілої R. temporarіa окістя представлене одношаровою структурою (гематоксилін Майера - эозин; про. 90, ок. 7).

Природно, виникає питання: яким шляхом поповнюється склад остеогенних клітин у періості? На гістологічних зрізах довгих кіст трав'яної жаби личинокових стадій розвитку в періості ми завжди знаходили клітки в стані мітозу. Частка цих кліток невелика: серед остеобластів мітотичний індекс не перевищує 0,2 %, а для кліток менш диференційованих (у зовнішньому шарі) він досягає 1,0-1,5 %. З цих спостережень можна припустити, що періост самопідтримується тканинними системам. Поповнення кліток у ньому відбувається переважно за рахунок менш диференційованих станів і частково за рахунок функціонально зрілих остеобластів.

З початком метаморфоза, коли стегнова кіста в зростаючій кінцівці вже майже сформована, періост у діафізарної області переходить у зрілий стан і його клітки, включаючи остеобласти, здобувають компактну-подовжену форму з порівняно дрібним щільним ядром також подовженої форми. У структурі періосту до цього часу підсилюється колагеновий волокнистий каркас, і весь періост стає більш щільним і міцним. Зрілий періост можна тому, додаючи визначене зусилля, відокремити від кісти у виді тонкої плівки, чого не можна зробити з періостом тільки формується, при такій спробі він звичайно руйнується.

У кістках, що закінчили ріст, або в періоди сезонного припинення росту клітки періосту стають морфологічно однотипними (мал. 9). Серед них не зустрічаються з ознаками функціонуючих остеобластів, хоча всі клітки такого періосту є потенційно остеогенними. При зміні умов у ньому можуть активізуватися остеопластичні функції з появою морфологічно ідентифікованих остеобластів у зонах поновлення процесів ремоделювання кістки або її росту.

З цієї причини в дорослих жаб у період літнього активного стану завжди виявляються зональні особливості в структурі періосту, кількості в ньому клітинних рядів, а також формі і розмірах самих клітин. При цьому в діафізарної області структура періосту істотно не змінюється, оскільки периостальний ріст кістки в діафізі в дорослих жаб практично припиняється.

Таким чином, у ростучих кістках скелету амфібій окістя представлене складною структурою, що складається з остеогенних клітин, що знаходяться на різних стадіях диференціювання. У кістках сформованого і ріст кістяка, що закінчився, вона перетворюється в одношарову структуру, що складається з зовні однотипових фібробластоподобних клітин.

Розділ 3. Пролиферативні властивості клітин окістя в амфібій

У спеціальній літературі є нечисленні загальні відомості про розвиток кістяка довгих трубчастих кісток в амфібій (Кащенко, 1896; Eggelіng, 1911; Lubosch, 1928; Румянцев, 1958; Житников, 1980; Домашевская, 1984, 1989). При цьому фактично відсутня інформація про проліферативних потенції кліток окістя, що відіграє велику роль в апозиційному рості кістки. Для більш повного з'ясування особливостей росту і розвитку кістяка в амфібій представляється важливим вивчення не тільки структури окістя, але і проліферативних потенцій її клітин.

Дослідження проводили на личинках, маса яких складала 4-5 м, і на однорічних часночницах (Pelobates fuscus). 3Н-тимидин уводили внутрішньочеревно однократно в дозі 74 кбк/м живої маси з наступною фіксацією періосту з підлягаючим шаром компакт стегнової кістки в 10 %-м нейтральному формаліні через 1; 24 і 48 год. (личинки) і через 1; 24 і 72 год. (жабенята).

На гістоавтографах з 3Н-тимидином визначали (у %) відношення мічених кліток до загального числа кліток на умовну одиницю площі гістологічного зрізу, а також інтенсивність синтезу дезоксирибонуклеїнової кислоти по концентрації мітки над ядром клітки (інтенсивність мічення). Мітотичний індекс ядер обчислювався на 1000 клітин. Отримані дані обробляли методом варіаційної статистики (Терентьєв, Ростова, 1977).

У період розвитку личинки (стадія 46, 47, 49 по Н. В. Дабагяну) окістя довгих трубчастих кіст у зонах закладки кісти діафіз, метафіз і "перехідна зона" різна по товщині (кількості клітинних рядів) і функціональним проявам кліток. Так, у личинок (на стадії 46) окістя починає диференціюватися в діафізарній зоні майбутньої кісти в період, коли хрящова закладка підготовлена до заміщення. У найглибшому шарі перехондра ще до появи тут кісткової манжетки клітки здобувають характерний вид остеобластів і починають продукувати фермент - лужну фосфатазу. У цей час у земноводних відзначається типове для амфібій грибоподібне розростання хрящового епіфіза, краю якого далеко заходять на метафізи. Клітки окістя в "перехідній зоні" (на границі перихондр -і окістя) розташовані в 2-3 ряду, з яких внутрішній шар складається з остеобластів, а поверхневий - хондробластів. У кінцевому верхівковому відділі щілини, куди край кісткової трубки не доходить, утримуються тільки хондробласти (малюнок, а).

Уже через годину після введення 3Н-тимидина індекс мічення клітин, як по шарах перихондра, так і по зонах хрящової закладки кісти, неоднаковий (малюнок, б): він, по-перше, значно вище в зоні діафізу закладки кістки і, по-друге, великий відсоток мічених ядер відзначається в його поверхневому шарі. Варто звернути увагу на те, що і показник мітотичного розподілу цих клітин вищий.

Очевидно, сумарний показник концентрації всіх клітин окістя, як і фракції в кожній зоні закладки кістки, безпосередньо зв'язаний з інтенсивністю протекаючого тут перихондрально-періостального остеопластичного процесу. Тому що в метафізарній зоні приріст йде повільно, те тут і зосереджено на еквівалентній площі мінімальна кількість проліферуючих клітин.

Приблизно така ж картина розподілу кліток у зоні метафиза зберігається і через 24 год. після введення 3Н-тимидина (личинки досягають 47-й стадії розвитку), однак до цього часу вагомо (майже в 2 рази) зменшується інтенсивність мічення кліток поверхневого шару - свідчення розподілу, що пройшли за цей час їх, (від 13 до 27 %).

У цей час перихондральна кісткова трубка в області діафаза здобуває трохи великі розміри по довжині і масі. Якщо на попередній стадії зачаток кісткового діафізу виглядав на гістологічному зрізі як тонка (10-12 мкм) пластинка, то на стадії 47 товщина її досягає 24 мкм, і в ній уже є одиничні остеоцити.

Паралельно з цим слід зазначити кількісне збільшення мічених остеобластів (з 17 до 38 %) і незначна кількість мічених фібробластоподобних клітин. Однак якщо збільшення мічених остеобластів відбулося за рахунок дозрівання як позначених преостеобластів, так і розподілу самих остеобластів, ту утримуючу мітку фібробластоподібні клітки розподіляються в межах своєї ж популяції поверхневого шару.

Гістоавтографи окістя стегнової кісти личинки P. fuscus на стадії 47 (по Н. В. Дабагяну). Видні численні мічені клітки окістя (а) і окістя зони діафізу (в) через 1 год. після внутріочеревного введення 3Н-тимідину (Гемат.-еозин Делафильда; про. 40. ок. 7).

Через 48 год. після введення 3Н-тимидина можна відзначити наступне: 1) помітно прогресує фракція мічених кліток у глибокому шарі (зона діафізу) при одночасному значимому зниженні індексу мічення кліток поверхневого шару, тобто поповнення остеобластів, очевидно, відбувається за рахунок кліток поверхневого шару періоду; 2) частина мічених кліток метафіза розділилася повторно. Мітка над ядрами деяких кліток стала на рівні тла, і вони не враховувалися при підрахунку.

Отже, сам собою напрошується висновок про те, що інтенсивність остеопластичного процесу в зростаючій закладці кістки в даний період онтогенезу тісно зв'язана з кількісною концентрацією остеогенних клітин і їх проліферуючих одиниць у кожній конкретній зоні періхондра - періосту, що в кінцевому рахунку і позначиться на росту кістякових ланок у цілому.

Для того щоб упевнитися в можливості цього, ми поставили додатковий досвід на однорічних чесночницях при тих же режимах введення 3Н-тимидина в організмі. Перед початком викладу результатів даного дослідження відзначимо, що в річної жаби діафізарна область стегнової кістки вже цілком сформовані, ростові процеси зберігаються ще в метафізах і значно активно протікають у перехідній зоні.

На відміну від окістя більш ранніх стадій розвитку личинок у жаб на цій стадії онтогенезу остеобласті в періості діафіза вже здобувають форму подовжених кліток із щільним штриховидним ядром. Такий метаморфоз остеогенних клітин, очевидно, зв'язаний з переходом окістя діафізарної зони кістки в стан більш зрілої тихорєцької диференціювання, для якої подовжена форма остеогенних клітин є звичайною. Незважаючи на зміну форми, їхня кількість на рівній довжині періосту зберігається в межах 17-20 одиниць на 250 мкм.

Природно, виникає питання: яким шляхом поповнюється склад остеогенних клітин в окісті, за рахунок яких джерел?

При аналізі отриманих гістоавтографів виявилося, що через годину після введення 3Н-тимидина в окісті діафізу відзначаються усього одиничні (до 6%) мічені клітини серед преостеобластів. В окісті зони метафізів реєструються мічені клітини усіх видів зрілості (остеобласти, преостеобласти і фібробластоподібні клітини), однак їхній відсоток невисокий (від 5 до 7 %). У той же час у "перехідній зоні" індекси мічення ядер над цими видами кліток трохи вище, а над преостеобластами і фібробластоподобними клітками індекси мічення ядер майже в 3 рази вище, ніж в окісті зони метафіза кістки.

Через 24 год. після початку досліду в зоні діафіза як і раніше реєструються невисокі відсотки мічених ядер над клітинами - 2-4 %, у той час як над ядрами клітин метафіза і перехідної зони - значно вище. Так, над прехондробластами індекс мічення ядер - 18 %, а над преостеобластами - 53%. При цьому відзначається зниження на половину інтенсивності мітки (з 60 до 22 зерен відновленого срібла), через 24 год. ми врахували фактично популяцію поділившихся раніше позначених клітин.

У метаепіфізарних зонах під грибоподібною муфтою епіфізарного хряща продовжує існувати періостально-перихондральна ділянка, у якому на границі з гіаліновим хрящем клітки такого тихорєцького утворення диференціюються в хондробласти, а на границі з кістою і кровоносними судинами - в остеобласти. Поверхневий шар окістя, як і на попередніх стадіях, складається з волокнистого каркаса з включеними клітками різного рівня диференціювання - від фібробластоподобних до преостеобластів. Поповнення кліток у ній відбувається переважно за рахунок менш диференційованих станів, і частково за рахунок функціонально зрілих остеобластів. Тобто , окістя в земноводних тут представлена єдиним шаром: входять до складу клітини різних стадій диференціювання.

При аналізі гистоавтографов через 72 год. у зоні діафізу кістки в окісті відзначається як і раніше невисокий індекс мічення ядер клітин. Серед ядер клітин окістя зони метафізів індекси мічення ядер також невисокі.

При цьому над фібробластоподобними клітинами відзначається і розведення мітки, тобто має місце, очевидно, не тільки їхній розподіл, але і трансформація в інші ряди клітин, наприклад, за їхній рахунок йде поповнення популяції преостеобластів. Зниження індексів мічення ядер спостерігається і над ядрами клітин перехідної зони, з одного боку, за рахунок зменшення прехондробластів ми маємо збільшення відсотка хондробластів, а з іншого боку - за рахунок раніше мічених преостеобластів - значний ще відсоток мічених остеобластів (19 %).

Преостеобластичні стани, зважаючи на все, являють собою основний клітинний фонд зростаючого окістя, тому що фібробластоподібні форми пролиферируют (по радіоактивному індексі) у межах 16-19%. Картина гісторадіографії цікава не стільки цими даними, скільки можливістю вірогідно переконатися в гістогенетичній наступності різно диференційованих клітин окістя. Справді, протягом доби можна відзначити достовірне поповнення фракції мічених остеобластів за рахунок диференціювання раніше мічених преостеобластів, що помітно по чисельному збільшенню остеобластів з половинною інтенсивністю мітки, характерної для преостеобластів, що розділилися. Однак навіть в умовах короткочасного досліду помітна тенденція переходу невеликої частки позначених клітин фібробластоподобних у шар преостеобластів. Тенденція домінуючого проліферування менш диференційованих клітин для поповнення складу більш диференційованих кліток самого внутрішнього шару добре помітна ще в перихондрі до початку периостального остеогенезу. На наступних етапах спостереження (через 24, 48 год.), коли вільно циркулює в організмі 3Н-тимидина вже нема, помітно прогресує фракція мічених клітин у глибокому шарі при одночасному значимому зниженні індексу мічення клітин поверхневого шару. При цьому слід зазначити, що ключовий етап периостального остеогенезу завжди починається з налагодженням остеогенної функції в клітках перихондра, тому структуру перихондра є підстави вважати як вихідну для диференціювання в періост. Але зовсім ясним варто визнати і те, що навіть у сформованій зоні кісткового кістяка (діафізі) клітини окістя якоюсь мірою зберігають проліферативні властивості, можливо, необхідні не стільки для росту кісти, скільки для її адаптивного ремоделировання і фізіологічної регенерації.

У спеціальній літературі немає даних про проліферативні властивості клітин окістя в земноводних. Такі відомості отримані методом авторадіографії з міченим попередником ДНК - 3Н-тимідином для ссавців (Owen, 1963; Tonna, 1965; Мажуга, Хрисан-фова, 1985; Родіонова, 1989). У цих роботах відзначається низька проліферативна активність клітин поверхневого шару окістя в пацюка.

Отримані нами дані дають підстави погодитись з припущенням інших авторів (Левикова, 1950; Prіchard, 1952; Burger et al. 1986), які допускають можливу участь клітин поверхневого шару окістя в поповненні його остеогенних клітин і якоюсь мірою доповнюють наявні в спеціальній літературі дані про властивості проліферації клітин окістя в інших хребетних.

Висновок

Для безхвостих земноводних, як і для всіх хребетних тварин характерний процес утворення кісткової тканини. В організмі безхребетних існує два різновиди остеогенезу -- безпосередньо із мезенхіми та заміни кісткою гіалінового хряща. Ділянки мезенхіми, в яких почався остеогенез за зовнішнім виглядом являють собою мембрани, осифікація у них називається інтрамембранною. Цей остеогенез характерний для розвитку кісток черепа та нижньої щелепи, на місці, де утворюється кістка, спочатку знаходиться шар рихлої мезенхіми, вона має вигляд зірчастих клітин з відростками, які вступають в контакт з відростками сусідніх клітин мезенхіми, утворюючи сітку, остання занурена в аморфну міжклітинну речовину, що містить окремі пучки колагенових волокон і кровоносні судини.

У ростучих кістках скелету амфібій окістя представлене складною структурою, що складається з остеогенних клітин, що знаходяться на різних стадіях диференціювання. У кістках сформованого і ріст кістяка, що закінчився, вона перетворюється в одношарову структуру, що складається з зовні однотипових фібробластоподобних клітин.

Вивчення проліферативних властивостей клітин окістя у безхвостих проводять за допомогою спеціальних приладів - гіспоавтографів. При цьому використовують мічення клітин.

Література

1.
Бродский В.Я., Урываева И.В. Клеточная полиплоидия. Пролиферация и дифференцировка. -- М.: «Наука», 1981. -- 259 с.

2. Вечерская Т. П. Пролиферативные свойства остеогенных клеток в растущем скелете птиц и млекопитающих: Тез. докл. Респ. научн. конф., поев. 150-летию со дня рождения В. А. Беца. - Киев, 1984. - 95 с.

3. Дабагян Н. В., Слепцова Л. А. Таблица нормального развития травяной лягушки Rana temporaria // Объекты биологии развития.-- М.: Наука, 1975.-- С. 442 -- 463.

4. Домашевская Е. И. Особенности строения надкостницы у некоторых позвоночных // Вестн. зоологии.-- 1984,--№ 4 --С. 21--34.

5. Домашевская Е. И. Особенности строения надкостницы у безхвостых амфибий // Вестн. зоологии. -- 1982.--№ 2.--С. 42--46.

6. Житников А. Я. Морфология хондрогенеза и кинетика репродукции хондроцитов при развитии хрящевого скелета//Докл. АН УССР. Сер. Б. - 1980.--№ 7, -- С. 69 -- 74.

7. Кащенко Н. Ф. Что такое мезенхима?// Изв. Томск, ун-та.-- 1896.-- № 10. -- С. 1 -- 24.

8. Левикова В. П. Наблюдения над экспериментальным остеогенезом у кролика // Докл. АН СССР.--1950.--71, № 1.--С. 149--152.

9. Мажуга П.М., Домашевская Е.И. Развитие и структура надкостницы у наземных позвоночных. -- К.: «Наукова думка», 1990. -- 117 с.

10. Мажуга П. М. Кровеносные капилляры и ретикулоэндотелиальная система костного мозга.-- Киев: Наук, думка, 1978.-- 190 с.

11. Мажура П. М., Хрисанфова Е. Н. Очерки эволюции человека.-- Киев: Наук, думка, 1985.-- 136 с.

12. Родионова Н. В. Функциональная морфология клеток в остеогенезе.-- Киев: Наук, думка, 1989.-- 185 с.

13. Румянцев А. В. Опыт исследования эволюции хрящевой и костной тканей.-- М.: Медицина, 1958.--439 с.

14. Терентьев П. В. Лягушка.-- М.: Сов. наука.-- 1950.-- 345 с.

Страницы: 1, 2



Реклама
В соцсетях
рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать