Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время внимание многих исследователей привлекает проблема гистогенеза тканей внутренней среды, и в частности, костной ткани, что определяется их важной ролью в различных физиологических и патологических процессах. Несмотря на значительные успехи, достигнутые в этой области, существует много принципиальных вопросов, требующих детального исследования. К ним относится проблема гистогенетических взаимоотношений гемальных и стромальных элементов в системе тканей внутренней среды, а также анализ структур и факторов, ответственных за их дифференцировку. Существуют современные рабош, прямо указывающие на общность происхождения кроветворных и стромальных элементов, однако широко распространена точка зрения о существовании разных источников формирования клеток, выполняющих защитно-трофические (гемальные элементы) и опорные функции (истинные механоциты). Для решения этого вопроса используются разнообразные методические подходы, однако, многие проблемы не подлежат в настоящее время прямому экспериментальному исследованию. Необходим поиск новых моделей, которые позволят не только решить ряд конкретных гистологических задач, но подведут к пониманию многих общебиологических проблем. Одним из перспективных приемов является сравнительное изучение гистогенеза тканей внутренней среды у животных разных таксономических групп с использованием современных методов цитологического анализа, широко вошедших в практику работы с млекопитающими.
Н.Г. Хрущевым (1973) было высказано предположение о существовании двух популяций фибробластов в соединительной ткани млекопитающих. Одна из них характеризуется быстрым обновлением, участвует в регенерации соединительной ткани (фибробласты защитно-трофического типа), другая популяция — долгоживущая — выполняет преимущественно опорные функции. В многочисленных работах, выполненных на млекопитающих, было показано, что в рыхлой волокнистой соединительной ткани существует популяция
— »i"U**
,ллькАЯ1 ЕКА |
^39 і
(ЮС. НАЦИОНЛДЬКАЧ | БИБЛИОТЕКА Cflerepf
фибробластов, клетки которой в определенных условиях могут дифференцироваться в остеогенные элементы. В результате деятельности этих клеток формируется типичная костная ткань (Фриденштейн, 1952, 1973). Подобное образование костной ткани в нехарактерном для нее месте получило название эктопический остеогенез, причина которого до настоящего времени не выяснена.
Костная чешуя рыб является уникальным, естественным примером образования костной ткани на основе соединительнотканной дермы и может с успехом служить модельной системой для исследования-фундаментальных проблем остеогенеза у млекопитающих. К сожалению, в литературе встречается немного работ, посвященных исследованию особенностей организации, роста и регенерации костной (так называемой эласмоидной) чешуи рыб. В основном они носят описательный характер и выполнены преимущественно с использованием морфологических методов анализа, практически не охарактеризованы клетки, формирующие костные пластинки чешуи, нет единого мнения в вопросе их происхождения. В связи с этим, объектом данного исследования была выбрана модель регенерации костной чешуи рыб после ее механического удаления, так как в этих условиях появляется возможность в короткий срок проследить последовательные этапы образования костных пластинок чешуи, морфологически и гистохимически охарактеризовать клетки остеогенного ряда, участвующие в их формировании. Кроме этого, использование методов клеточной маркировки (Н3-тимидиновая авторадиография) позволит оценить уровень пролиферации клеток остеогенного ряда, исследовать скорость их обновления, а также выявить источники их новообразования.
Целью исследования явился анализ последовательных этапов образования костных пластинок эласмоидной чешуи после ее механического удаления, морфологическая (гистологическая, электронномикроскопическая и гистохимическая) характеристика клеток, участвующих в формировании костных пластинок; а также оценка уровня их пролиферации и выявление
источников новообразования остеогенных элементов с помощью метода Н -тимидиновой авторадиографии.
В работе были поставлены следующие задачи:
Исследовать последовательные этапы и скорость формирования костных пластинок эласмоидной чешуи после ее механического удаления, используя классические гистологические методы.
Дать морфологическую (на светооптическом и электронномикроскопическом уровне) характеристику клеткам, ответственным за восстановление костных пластинок эласмоидной чешуи в разные сроки после начала регенерации.
Выявить клетки, осуществляющие кальцинацию межклеточного матрикса регенерирующей чешуи с помощью реакции на щелочную фосфатазу, и на электронномикроскопическом уровне.
С помощью метода Н -тимидиновой авторадиографии оценить уровень пролиферации клеток чешуйного кармана и местной соединительной ткани, а также охарактеризовать скорость обновления остеотенных элементов и выявить источники их новообразования.
Научная новизна работы. Впервые с помощью метода Н -іимидиновой авторадиографии показано, что в ходе регенерации костной чешуи после ее механического удаления активная пролиферация предшественников остеогенных элементов происходит за пределами подкожной соединительной ткани, в кроветворном органе рыб - почке. Впоследствии эти клетки мигрируют с током крови в очаг новообразования чешуи, где снижают уровень пролиферации и завершают процессы дифференцировки. По морфологическим
и функциональным признакам остеогснные элементы (преостеобласты, остеобласты, остеоциты) аналогичны клеткам костной ткани млекопитающих. Полное восстановление эласмоидной чешуи после ее механического удаления происходит в короткие сроки, за 14 дней формируется 7 костных пластинок.
Данные настоящей работы существенно дополняют современные представления об особенностях организации костной чешуи рыб, механизмах гистогенеза костной ткани у животных разных таксономических групп.
Практическое значение работы. Модель регенерации костной чешуи после ее механического удаления может быть рекомендована в практике для исследований особенностей остсогенеза у млекопитающих. Результаты настоящего исследования о закономерностях восстановления костной чешуи после ее механического удаления позволяют получать более объективную информацию о физиологическом состоянии рыб. Полученные в работе данные об особенностях организации и закономерностях регенерации костной чешуи могут быть использованы в лекционных курсах по гистологии, ихтиологии и сравнительной зоологии.
Апробация работы. Результаты проделанной работы были изложены на конференциях «Проблемы эволюционной и экологической морфологии» в 2001 году, «Гистологическая наука России в начале XXI века: итоги, задачи, перспективы» в 2003 году, на семинарах Института Биологии Развития им. Н.К. Кольцова и кафедры клеточной биологии и гистологии Биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова в 2001-2004 годах.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 печатные работы.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 101 странице, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, 2-х глав результатов и их обсуждения, заключения и выводов. Иллюстративный материал представлен 4 таблицами и 37 рисунками. Список литературы содержит 97 наименований цитированной литературы.
