Возрастная динамика содержания углеводных компонентов в щитовидной железе ондатры

УДК 599.323.4:591.147.1 Т.С. Балтухаев, И.И. Силкин

ВОЗРАСТНАЯ ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕВОДНЫХ КОМПОНЕНТОВ В ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЕ

ОНДАТРЫ

В статье приведены результаты гистохимических исследований на выявление углеводных компонентов в тканях щитовидной железы ондатры в постнатальном онтогенезе. Установлено, что уровень содержания и распределение углеводных компонентов в структурных элементах щитовидной железы ондатры находится в прямой зависимости от возрастного периода постнатального онтогенеза. Выявлены новые закономерности в колебании уровня содержания углеводных компонентов в щитовидной железе ондатры, а также специфика их распределения в органе.

Ключевые слова: ондатра, щитовидная железа, гликоген, гликопротеины, остнатальный онтогенез.

T.S. Baltukhaev, I.I. Silkin AGE DYNAMICS OF HYDROCARBON AVAILABILITY IN THE MUSKRAT THYROID GLAND

The histochemical research results on revealing the carbohydrate components in muskrat thyroid gland tissues in postnatal ontogenesis are given in the article. It is determined that level of availability and distribution of the carbohydrate components in the muskrat thyroid gland structural elements is in direct dependence on the postnatal ontogenesis age period. New laws in level fluctuation of the carbohydrate component availability in a muskrat thyroid gland, and specificity of their distribution in the organ are revealed.

Key words: muskrat, thyroid gland, glycogen, glycoproteins, postnatal ontogenesis.

Введение. Пушным зверям свойственна периодичность изменения интенсивности обмена веществ и энергии в зависимости от времени года, которые регулируются в первую очередь длиной светового дня. Летом обмен веществ и энергии бывает наиболее интенсивным, к зиме его интенсивность снижается. Изменение продолжительности светового дня через центральную нервную систему воздействует на гипофиз, который влияет на функции органов эндокринной системы, а через них на обмен веществ. Изменение деятельности гипофиза оказывает влияние также на состояние половых органов [1].

Ондатра - вид с ярко выраженными сезонными биологическими ритмами. Адаптация к амфибиаль-ным условиям обитания наложила отпечаток на физиологию ондатры. В теплый сезон года ондатра наиболее активна в сумерки, зимой - в дневные часы. В связи с этим она представляет собой интересный объект для исследования механизмов адаптации, поскольку считается экологически пластичным видом, в то же время способная обитать лишь вблизи водоема. Экономическая эффективность акклиматизации и искусственного расселения этого грызуна не вызывает сомнения. Кроме того, с её помощью удалось решить экологическую проблему утилизации зарослей водно-болотной и прибрежно-водной растительности.

Сведений, касающихся функциональной активности щитовидной железы ондатры в период постна-тального онтогенеза, в доступной литературе мы не обнаружили. Все это послужило основанием проследить динамику содержания углеводных компонентов в щитовидной железе ондатры в постнатальном онтогенезе, обитающих в условиях экосистемы Байкальского региона, поскольку углеводы являются основным энергетическим материалом в живом организме.

Материалы и методы исследований. Объектом исследований являлась щитовидная железа самцов и самок ондатры (Ondatra zibethicus). Материал собирали в период полевых экспедиций в 2007 году от условно здоровых особей в Иркутском районе Иркутской области по берегам Иркутского водохранилища и в районе дельты реки Селенги Кабанского района Республики Бурятия. Нами была исследована щитовидная железа от животных семи функционально обоснованных возрастных групп постнатального периода развития: новорожденных, 1-, 3-, 5-, 8-, 10-, 12-месячного возраста. Для этого подбирались животные по типу аналогов с учетом пола, возраста и физиологического состояния. Возраст определяли при помощи соответствующих методик [3]. Количество исследованных особей в каждой группе составляло 5 особей.

В качестве фиксатора для гистологических исследований желез на выявление углеводных компонентов применяли нейтральную смесь А.Л. Шабадаша с последующей заливкой в парафин. Серийные парафиновые срезы толщиной 5-7 мкм изготавливали на микротоме «С. Reichert wien». Гистологические препараты изучали при помощи микроскопа «Motic BA 400 T».

Для выявления углеводов ставили ШИК-реакцию [4], реакции с основным коричневым [5], альциано-вым синим при рН-1,0 [6] и при pH-2,7 [7], толуидиновым синим при различных значениях рН, реакцию «скрытой метахромазии» [2]. ШИК-реакцию проводили в сочетании с обработкой 0,5 %-м раствором ст-амилазы (a-Amylase from Aspergillus oryze) при рН 5,6 производства фирмы «Fluka» (Швейцария) при температуре 37°С в нашей модификации и фенилгидразином [8]. Для идентификации кислых гликопротеинов использовали ферментативный контроль с бактериальной гиалуронидазой (Streptomyces hyalurolyticus) фирмы «Sigma» в концентрации 1 мг/мл на физиологическом растворе в течение 3 ч при температуре 37°С.

Результаты исследований и их обсуждение. У новорожденных щенков ондатры в щитовидной железе ШИК-положительная реакция в виде яркой алой и равномерной окраски отмечена в коллоиде. В соединительнотканных прослойках, капсуле органа реакция проявляется в виде слаборозового окрашивания. ШИК-положительные вещества выявляются и в цитоплазме тиреоцитов в качестве едва заметной слаборозовой окраски (рис. 1). При дифференциации ШИК-положительных веществ в структурах железы отмечено, что обработка срезов а-амилазой не снижает интенсивность окраски ее структурных компонентов: коллоида, цитоплазмы тиреоцитов и элементов соединительнотканных структур. Это обстоятельство позволяет нам предположить об отсутствии гликогена в щитовидной железе самцов и самок ондатры на данном этапе пост-натального онтогенеза. Локализация нейтральных гликопротеинов и интенсивность реакции распределилась следующим образом: при сохранении слабого окрашивания данные вещества выявились в стромальных элементах, более ярко отмечены в коллоиде и полностью отсутствуют в цитоплазме тиреоцитов (рис. 2).

Рис. 1. ШИК-положительные вещества в щитовидной железе новорожденного щенка ондатры. Шабадаш. ШИК- реакция. Об. 40*, ок. 10*

Рис. 2. Нейтральные гликопротеины в щитовидной железе новорожденного щенка ондатры. Шабадаш. PAPS-реакция. Об. 40*, ок. 10*

При реакции с альциановым синим и основным коричневым при рН-1,0 сульфатированные протеогли-каны обнаруживаются в соединительнотканных прослойках щитовидной железы. Здесь же находятся единичные клетки, интенсивно окрашивающиеся этими красителями. Такие клетки мы считаем тканевыми ба-зофилами. В коллоидах железы сульфатированные протеогликаны не окрашиваются альциановым синим, однако выявляются при реакции с основным коричневым в некоторых из них, расположенных преимущественно ближе к капсуле органа. Кислые сульфатированные гликопротеины проявляют себя в виде заметной голубой окраски в соединительной ткани и эпителии тиреоцитов щитовидной железы. При контроле с гиалу-рунидазой интенсивность реакции не изменилась, это обстоятельство позволяет нам предположить об отсутствии гиалурунатов. Сиалогликопротеины выявляются в цитоплазме тиреоцитов в виде слаборозового окрашивания и отрицательно реагируют в коллоиде, соединительнотканных прослойках, капсуле.

В 1-месячном возрасте характерной особенностью является появление гликогена в структурных компонентах железы. В виде интенсивной ярко-розовой окраски это вещество выявляется в секреторных клетках железы. Наиболее ярко в красно-лиловый цвет окрашивается коллоид, капсула органа и оболочка кровеносных сосудов. При контроле с а-амилазой ШИК-положительные вещества не идентифицировались в секреторных отделах железы. В соединительной капсуле интенсивность реакции слабая. Это обстоятельство позволяет предположить о больших запасах гликогена в щитовидной железе ондатры в 1-месячном возрасте постнатального онтогенеза. Характерно ещё то, что интенсивность реакции выше у самок. РДРЭ-реакция с фенилгидразином позволяет отличить в структурах железы нейтральные гликопротеины. Интенсивность реакции выявила небольшое их количество в наружной капсуле и полное отсутствие в эпителиаль-

ных клетках железы. Отмечается увеличение содержания кислых сульфатированных гликопротеинов в цитоплазме тиреоцитов и сульфатированных протеогликанов в соединительнотканных прослойках железы. Разница в интенсивности окраски по половому признаку не обнаружена. По-прежнему не идентифицируются гиалурунаты. При сохранении места локализации по сравнению с предыдущим возрастом увеличивается количество сиалогликопротеинов.

Гистохимические реакции свидетельствуют о наличии лишь в коллоиде щитовидной железы у 3-месячных щенков самцов и самок ондатры ШИК-положительных веществ, не ферментирующихся а-амилазой при рН-5,6. Эти вещества не окрашиваются при проведении РДРЭ-реакции, альциановым синим и основным коричневым. Все эти обстоятельства дают нам право предположить об отсутствии в щитовидной железе самцов и самок ондатры в этом возрастном периоде постнатального онтогенеза запасов гликогена и наличие в коллоиде нейтральных гликопротеинов. Отсутствие гликогена в этом возрасте и большое содержание нейтральных гликопротеинов в коллоиде железы мы связываем с использованием его как энергетического и исходного материала для синтеза более сложных углеводсодержащих соединений, необходимых для развития и функции органа. В обеих половых группах отмечается одинаковая степень интенсивности реакций на кислые сульфатированные гликопротеины и протеогликаны. Гистохимические изменения связаны в основном с продолжением накопления в цитоплазме тиреоцитов и межфолликулярной соединительной ткани кислых сульфатированных гликопротеинов и протеогликанов в соединительнотканных волокнах и наружной капсуле. Гиалурунаты по-прежнему не выявляются в структурах щитовидной железы. Распределение и уровень содержания сиалогликопротеинов остался на уровне предыдущего возрастного периода.

В 5 месяцев гистохимический анализ содержания углеводных компонентов в структурах железы показал отсутствие гликогена и снижение количества нейтральных гликопротеинов, содержащихся в коллоиде. Незначительно увеличилось количество кислых сульфатированных гликопротеинов в цитоплазме тиреоцитов и кислых сульфатированных протеогликанов в межуточной ткани и наружной капсуле. Характерной особенностью этого возраста является обнаружение вещества, расщепляющееся гиалурунидазой, и дающее реакцию с альциановым синим при рН-2,7. Можно предположить, что в этом возрасте в щитовидной железе самцов и самок ондатры присутствуют гиалурунаты. В виде умеренной реакции гиалурунаты локализуются в цитоплазме тиреоцитов. Степень окраски выше в стенках крупных кровеносных сосудов. Несколько снизился уровень содержания сиалогликопротеинов, причем распределение их в тканях железы не изменилось по сравнению с предыдущим возрастом.

Гистохимические изменения в 8-месячном возрасте связаны с увеличением количества содержания кислых сульфатированных протеогликанов в соединительнотканных прослойках железы (рис. 3). Усиливается и реакция на гиалурунаты при сохранении характера их распределения по сравнению с предыдущим возрастом. Сиалогликопротеины отсутствуют в структурах щитовидной железы.

Рис. 3. Кислые сульфатированные протеогликаны в соединительнотканных прослойках щитовидной железы 8-месячной ондатры. Шабадаш. Альциановый синий при рН-1,0. Об. 40*, ок. 10*

Рис. 4. Кислые сульфатированные протеогликаны в соединительнотканных прослойках щитовидной железы 10-месячной ондатры. Шабадаш. Альциановый синий при рН-1,0. Об. 40*, ок. 10*

В 10-месячном возрасте отмечается уменьшение количества содержания кислых сульфатированных протеогликанов в соединительнотканных прослойках железы (рис. 4). В цитоплазме тиреоцитов снижается интенсивность реакции на кислые сульфатированные гликопротеины и гиалурунаты.

В 12 месяцев за исключением отсутствия в структурных элементах щитовидной железы гиалурунатов как у самцов, так и у самок ондатры, существенных отличий в уровне распределения и содержания углеводных компонентов по сравнению с предыдущим возрастом не наблюдается.

Выводы

Таким образом, нами с применением современных гистохимических методов исследования проведен анализ возрастной динамики содержания углеводных компонентов в щитовидной железе самцов ондатры на этапах постнатального онтогенеза, которые позволяют сделать следующие выводы.

Гликоген, выступая в качестве основного энергетического материала, с возрастом расходуется для синтеза более сложных углеводных биополимеров. В частности, он связывается с белком, в результате чего синтезируются гликопротеины и протеогликаны. В структурных элементах щитовидной железы ондатры в исследуемый период нами идентифицированы различные группы гликопротеинов: нейтральные и кислые сульфатированные. Нейтральные гликопротеины с рождения обнаруживаются в стромальных элементах железы, его содержание больше в коллоиде и они полностью отсутствуют в тиреоцитах. Кислые сульфати-рованные гликопротеины с рождения выявляются в соединительнотканных прослойках и цитоплазме тирео-цитов. Кислые сульфатированные протеогликаны выявляются с рождения в соединительнотканных прослойках железы и наружной капсуле. С возрастом происходит накопление этих веществ с дальнейшим использованием их до наступления половой и биологической зрелости ондатры. Функциональная активность щитовидной железы у самок ондатры в период постнатального онтогенеза была выше, нежели у самцов.

Уровень физиологических процессов изучаемого органа эндокринной регуляции является видовой особенностью данных животных.

Литература

1. Балакирев Н.А., Кузнецов Г.А. Звероводство. - М.: Колос, 2006. - С. 29.

2. Виноградов В.В., Потапова В.Б. "Скрытая метахромазия" - новый метод гистохимического выявления сиаломуцинов // Арх. патологии. - 1961. - Т. 23. - Вып. 2. - С. 74-7В.

3. Водопьянов Б.Г., Саловаров В.О. Определение возраста и пола охотничьих зверей: учеб. пособие по биотехнии. - Иркутск: Изд-во ИрГСХА, 2001. - С. 37-40.

4. Шабадаш А.Л. Рациональная методика гистохимического обнаружения гликогена и ее теоретическое обоснование // Изв. АН СССР. Сер. биол. - 1947. - № 66. - С. 745-760.

б. Шубич М.Г. Метод элективной окраски кислых (сульфатированных) мукополисахаридов основным

коричневым // Экспериментальная биология и медицина. - 1961. - № 2. - С. 116-120.

6. Lev R., Spicer S.S. Specitic staining jf sulphate groups with aician diue at iou pH II J. Histochem. - 1964. -Vol. 12. - N б. - P. 303-311.

7. Mowry R.W. Aician biu technics for the histochemicai study of asid carbohydrates II J. Histochem., Cyto-chem. - 19б6. - N 4. - P. 107.

В. Spicer S.S. The use of various cations reagent in histochemicai differantiation of mucopoiysaccharidts II

Amer. J. Clin. Path. - 1961. - Vol. 36. - N б. - P. 393-407.