Morphofunctional development of lymphoid hematopoiesis organs in pigs during the prenatal period

Full Text

На современном уровне развития физиологии и иммунологии более основательную информацию о состоянии иммунной системы можно получить при изучении морфофункционального состояния самих иммунокомпетентных органов, а не их коррелятов. В общей структуре отклонений от физиологического состояния у животных наиболее уязвимой является иммунная система. С её участием реализуются наследственная информация, регуляция роста и развития, гомеостаза и продуктивности животных [1, 2].

У новорожденных поросят лимфатические узлы брыжейки тонкой и толстой кишки сформированы. С момента рождения до возраста 4 недель брыжеечные лимфатические узлы тонкой и толстой кишок характеризуются интенсивным увеличением массы и размеров. Основными клетками лимфоидного ряда лимфатических узлов являются лимфоциты, составляющие более 85%. Самая высокая плотность лимфоцитов на единицу площади – в паракортикальной зоне лимфатических узлов – до 93%, и несколько ниже в коре и мозговом веществе – не более 90% [3].

У лабораторных крыс течение первых трёх недель постнатальной жизни происходит увеличение абсолютной и относительной масс тимуса, линейных размеров органа и его долей. Появляются и усиливаются корреляционные связи между морфометрическими параметрами тимуса и его клеточным составом [4].

Иммунологические факторы подвержены значительным изменениям в связи с воздействием на организм животных внешней среды. Содержание сельскохозяйственных животных в условиях интенсивных технологий сопровождается увеличивающейся зависимостью организма от искусственной созданной среды обитания (неудовлетворительный микроклимат, несбалансированное кормление и т.п.) [5, 6].

Под влиянием биологически активных и токсических веществ могут происходить изменения в развитии животного в пренатальном периоде. Так, при воздействии эндокринного дисраптора выявлены нарушения развития соединительно-тканных элементов и ретикулоэпителиальной стромы: более раннее формирование и регресс безэпителиальных пространств, меньшее формирование тимических телец. Морфологические изменения в постнатальном периоде заключаются в повышении содержания лимфоцитов и в корковом, и мозговом веществе после достижения половой зрелости, что указывает на дисбаланс пролиферации и миграции лимфоцитов тимуса [7].

Развитие организма в условиях воздействия эндокринного дисраптора дихлордифенилтрихлорэтана изменяет течение пролиферативных процессов, обусловливая пониженный уровень пролиферации тимоцитов в период активного развития органа и более активную пролиферацию после наступления половой зрелости, когда начинается возрастная инволюция тимуса [8-10].

В настоящее время накоплен большой материал о влиянии различных физических и химических факторов на изменения в органах лимфоидной системы в различные периоды онтогенеза у животных, но искусственно созданные условия часто нарушаются, что несомненно сказывается на механизмах как краткосрочной, так и долговременной адаптации животного [11-14].

Изучение развития лимфоидной ткани у продуктивных животных в антенатальный и ранний постнатальный период развития являются актуальной темой, изучение которой позволит в дальнейшем скорректировать общую резистентность и продуктивность свиней.

Цель исследований – повышение клеточного и гуморального иммунитета продуктивных животных.

Задачи исследований – изучить особенности структурного и цитологического становления вилочковой железы и лимфатических узлов у свиней в онтогенезе.

Материал и методы исследований. В исследованиях применялись методы, общепринятыми в физиологии, биохимии, гистологии, эмбриологии и зоотехнии. Цифровой материал обработан статистически. Научно-практические опыты проведены в условиях свинокомплекса «Мясоагропром» Самарской области и лаборатории факультета биотехнологии и ветеринарной медицины Самарского государственного аграрного университета. Объект исследований – поросята крупной белой породы в утробный и внеутробный периоды жизни. Гистологическое строение вилочковой железы лимфатических узлов у свиней изучали на материале 45 эмбрионов, плодов 50-, 70-, 90- и 100-суточного возраста и 30 поросят. Возраст эмбрионов и плодов был датирован по сроку осеменения свиноматок, поросят – по времени их рождения. Для гистологического исследования лимфатические узлы фиксировали в 10% растворе формалина, жидкости Ценкера и Карнуа. Срезы окрашивали гематоксилин-эозином по Маллори, по Тенцер-Унна, по Футу. Подсчёт клеточного состава проводили в 30 полях зрения при увеличении микроскопа в 900 раз. Кровь для исследования брали из хвоста поросят. Клеточный состав крови определяли на гематологическом анализаторе BC 5300 Mindray. Цифровой материал обработан биометрически.

Результаты исследований. Тимус как центральный орган иммунной системы формируется с 30-суточного возраста плода свиней (рис. 1). Масса вилочковой железы в этот период составляет 30,30±0,24 мг‚ длина – 1,20±0,04 см‚ ширина – 0,3±0,01 см. В 90-суточном возрасте плода показатели увеличиваются до 120±2,35 мг, 4,30±0,12 см и 0,60±0,02 см соответственно. В 100-суточном возрасте масса плода и длина вилочковой железы достоверно увеличиваются в 4,5 раза, ширина – в 2 раза, относительно данных плодов свиней 50-суточного возраста.

 

Рис. 1. Плод свиньи 30-ти суток (гемоксилин-эозин, окуляр 10, объектив 10): 1 – формирующаяся вилочковая железа

 

Паренхима представлена мезенхимными, эпителиоидными, ретикулярными клетками и лимфоцитами. У 50-суточных плодов дольки тимуса дифференцируются на корковое и мозговое вещество. В корковом веществе долек тимуса количество гемоцитобластов (число клеток в 1 поле зрения) находится на уровне 3,18±0,2, больших лимфоцитов – 3,12±0,1, средних лимфоцитов – 64,48±1,4, малых лимфоцитов – 140,34±4,6. В 90-суточном возрасте плодов количество гемоцитобластов уменьшается на 16%, число больших лимфоцитов увеличивается в 5 раз, средних и малых лимфоцитов – в 2 раза, относительно данных 50-суточного возраста плодов свиней.

Количество клеток гемоцитобластов у 100-суточных плодов составляет 2,44±0,12, больших лимфоцитов – 18,36±1,44, средних лимфоцитов – 149,29±7,17, малых лимфоцитов – 294,54±9,29. Эти значения меньше на 23% по гемоцитобластам, больше в 6 раз по количеству больших лимфоцитов, средних лимфоцитов – в 3 раза и малых лимфоцитов – в 2,5 раза, по сравнению с показателями плодов в 50-суточном возрасте. Таким образом, животные в суточном возрасте уже имеют морфофизиологически сформированную вилочковую железу, которая активно участвует в процессах фагоцитоза и синтеза лизирующих ферментов. У 50-суточных плодов свиней формируются левый предлопаточный и заглоточный лимфоузлы. В таблице 1 представлены числовые характеристики массы и веса лимфатических узлов плодов свиней.

 

Таблица 1. Динамика массы и линейных величин лимфатических узлов плодов свиней

Возраст плодов, суток	Наименование лимфоузлов
	левый предлопаточный			заглоточный
	Масса, мг	Длина, мм	Ширина, мм	Масса, мг	Длина, мм	Ширина, мм
50	20±0, 2	3,0±0,2	2,0±0,2	20±0, 2	3,0±0,2	2,0±0,1
70	30±0,4***	3,4±0,2	2,8±0,2**	40±0,3***	3,4±0,2	3,2±0,2*
90	60±0,4***	4,5±0,3***	3,0±0,2***	60±0,1***	4,4±0,2***	3,4±0,2*
100	60±0,4***	6,0±0,3***	4,0±0,4***	60±0,1***	5,0±0,1***	4,0±0,8**

Примечание: * – р<0,05, ** – р<0,01, *** – р<0,001 – относительно данных на 50 сутки (здесь и далее).

 

Масса левого предлопаточного лимфоузла на этапе формирования составляет 20,0±0,2 мг‚ длина – 3,0±0,2 мм‚ ширина – 2,0±0,2 мм. В 70-суточном возрасте плода показатели увеличиваются до 30±0,4 мг, 3,4±0,2 мм, 2,8±0,2 мм, соответственно. В 90- и 100-суточном возрасте плода масса лимфоузла достоверно увеличивается в три раза, длина лимфоузла на 60% (р<0,001), ширина на 75% (р<0,001). Наблюдается аналогичное развитие заглоточного лимфоузла.

клеточный состав лимфатических узлов в период их формирования в основном состоит из ретикулярных клеток, средних и малых лимфоцитов (табл. 2).

 

Таблица 2. Динамика клеточного состава левого предлопаточного лимфоузла у плодов свиней

Наименование клеток, %	Корковое плато			Фолликулы			Мозговое вещество
	Возраст плодов, сутки			Возраст плодов, сутки			Возраст плодов, сутки
	50	90	100	70	90	100	50	90	100
Ретикулярные	20,09± ±0,80	9,79± ±0,36***	6,65± ±0,24***	15,15± ±0,6	15,10± ±0,4	15,27± ±0,5	23,46± ±0,6	12,82± ±0,4***	12,19± ±0,5***
Гемоцито-бласты		0,19± ±0,01	0,37± ±0,02***	0,60± ±0,02	0,75± ±0,02**	1,10± ±0,04		0,77± ±0,04	0,86± ±0,02***
Большие лимфоциты		0,19± ±0,02	0,37± ±0,02***	5,79± ±0,23	5,40± ±0,24	3,94± ±0,24***	0,60± ±0,04	0,71± ±0,04	0,43± ±0,02***
Средние лимфоциты	36,09± ±1,05	43,21± ±1,31	41,24± ±1,61	45,21± ±1,52	45,26± ±1,48	45,29± ±1,25	33,47± ±1,41	38,24± ±1,43	39,68± ±1,12
Малые лимфоциты	36,25± ±1,30	38,44± ±1,44	44,13± ±1,28	32,02± ±1,15	31,02± ±1,16	32,18± ±1,25	35,80± ±1,08	40,18± ±1,21	39,50± ±1,09
Плазмати-ческие клетки	-	-	-	-	0,24± ±0,02	0,29± ±0,02	-	0,23± ±0,02	0,30± ±0,04
Гранулоциты	6,11± ±0,24	7,33± ±0,28	5,74± ±0,14*	0,75± ±0,06	0,52± ±0,02	0,37± ±0,02	4,16± ±0,16	5,71± ±0,2***	5,80± ±0,21***
Делящиеся клетки	1,07± ±0,06	0,38± ±0,02***	0,94± ±0,06***	0,43± ±0,02	1,55± ±0,06***	1,31± ±0,12***	1,69± ±0,14	0,76± ±0,04***	0,55± ±0,02***
Макрофаги	0,39± ±0,02	0,47± ±0,02**	0,56± ±0,02**	0,05± ±0,02	0,16± ±0,02**	0,25± ±0,02***	0,82± ±0,04	0,58± ±0,02***	0,69± ±0,04*

 

В корковом плато левого предлопаточного лимфоузла плодов свиней 50-суточного возраста количество ретикулярных клеток составляет 20,09±0,8%, средних лимфоцитов – 36,06±1,05%; малых лимфоцитов – 36,25±1,24%. В 90- и 100-суточном возрасте плода показатели числа ретикулярных клеток достоверно уменьшаются в среднем на 53%; средних лимфоцитов увеличиваются на 17,2%; малых лимфоцитов – на 13,5%, относительно данных на начало периода формирования лимфоузла.

В мозговом веществе левого предлопаточного лимфатического узла плодов свиней 50-суточного возраста количество ретикулярных клеток составляет 23,46±0,6%, больших лимфоцитов – 0,60±0,04%, средних лимфоцитов – 33,47±1,42%; малых лимфоцитов – 35,80±1,08%. В 100-суточном возрасте плода показатели находятся на уровне 12,19±0,3%, 0,43±0,02%, 39,68±1,11%, 39,50±1,09%, что по количеству ретикулярных клеток меньше на 48% (р<0,001), больших лимфоцитов – на 28% (р<0,001), число средних лимфоцитов увеличивается на 18,5%; малых лимфоцитов – на 10,3%, относительно показателей плодов 50-суточного возраста.

С 70-суточного возраста у плодов животных в лимфатических узлах формируются фолликулы. В фолликулах предлопаточного лимфоузла с 70- и до 100-суточного возраста плодов количество малых лимфоцитов находится в пределах от 32,02±0,2 до 32,18%, средних лимфоцитов – от 45,21±1,52 до 45,29±1,25% и больших лимфоцитов – от 3,94±0,24 до 5,79±0,23%. Таким образом, фолликулы лимфатических узлов являются местом репродукции клеток лимфоидного ряда. С 90-суточного возраста в фолликулах и мозговом веществе предлопаточного лимфоузла наблюдаются плазматические клетки в количестве от 0,23±0,02 до 0,30±0,04%, что указывает на начало формирования гуморальных факторов иммунной системы организма свиней. Таким образом, у свиней лимфатические узлы как органы лимфоидного кроветворения и как органы периферической иммунной системы морфофункционально формируются к 70-суточному возрасту плода.

Для практических работ в животноводстве наиболее ценными являются данные о возрастной динамике гематологических, биохимических и иммунологических показателей крови животных, необходимые для правильной организации отрасли животноводства. Установлено‚ что физиологически зрелые поросята рождались с живой массой 1,24±0,04 кг‚ длиной тела 21,4±1,34 см‚ имели 8 хорошо развитых молочных зубов, развитое телосложение, живой темперамент (проявлялся в ряде рефлексов общего и местного характера). Показатели физиологического состояния поросят соответствовали референсным показателям. Температура тела в первые пятнадцать суток жизни находилась в пределах от 38,4±0,85 до 38,7±1,12°С, частота пульса – от 161,4±5,51 до 193,5±7,12 ударов в минуту, частота дыхания – от 52,4±1,42 до 75,3±2,27 дыхательных движений в минуту.

Благодаря транспортной функции кровь обеспечивает химическое взаимодействие между всеми частями организма, кровь исполняет защитную функцию, являющуюся важнейшим фактором иммунитета. Установлено, что число лейкоцитов увеличилось от 5,13±0,17·10⁹/л до 5,48±0,09·10⁹/л, что на 14, 4 и 7% выше у 5-, 10- и 15-суточных животных, чем в крови поросят суточного возраста (табл. 3).

 

Таблица 3. Количественное содержание форменных элементов крови

Возраст животных‚ сутки	Показатель
	эритроциты, 1012/л	лейкоциты, 109/л	гемоглобин, г/л
1	9,31±0,28	5,13±0,17	82,01±3,09
5	7,91±0,32**	5,83±0,19	54,06±2,12***
10	13,41±0,45***	5,35±0,20	47,15±1,64***
15	13,46±0,54***	5,48±0,09	64,40±2,17***

Примечание: * – р<0,05, ** – р<0,01, *** – р<0,001 – относительно данных в первые сутки (здесь и далее).

 

Содержание эритроцитов в крови поросят суточного возраста составило 9,31±0,31∙10¹²/л, в 5-суточном – 7,91±0,32∙10¹²/л, что выше на 15% (р<0,05), в 10- и 15- суточном возрасте – выше на 44% (р<0,001), по сравнению с первым днем. Количественные изменения эритроцитов в крови у поросят сопровождались одновременным изменением концентрации гемоглобина крови, переносчика кислорода к органам и тканям организма. Установлено, что на 5 сутки концентрация гемоглобина составляла 54,06±2,12 г/л, что ниже показателя суточного возраста на 53% (р<0,001). На 10 и 15 сутки количество гемоглобина в крови животных изменилось относительно первых суток на 12 (р<0,001) и 21% (р<0,001), соответственно.

В лейкограмме крови поросят преобладающими клетками являются лимфоциты, как основные клетки иммунитета, определяющие состояние гуморальной системы иммунитета. Установлено, что в лейкограмме лимфоциты составляли от 80,28±2,52 до 58,45±2,62% (табл. 4). На 5 сутки число лимфоцитов в крови животных составило 75,54±3,32%, т.е. было ниже на 5,9% относительно показателя дня рождения. На 10-е и 15-е сутки количество лимфоцитов было достоверно ниже на 19,6% (р<0,001) и 27,0% (р<0,001), чем в первые сутки.

 

Таблица 4. Возрастные изменения лейкоформулы крови поросят

Показатель, %	Возраст животных‚ сутки
	1	5	10	15
Базофилы	1,21±0,04	1,81±0,04**	2,21±0,05***	2,85±0,06***
Эозинофилы	3,84±0,11	4,23±0,11*	4,52±0,15***	5,83±0,14***
Юные нейтрофилы	0,74±0,03	1,41±0,04***	2,31±0,02***	2,72±0,03***
Палочкоядерные нейтрофилы	2,31±0,09	3,34±0,11***	6,15±0,12***	6,61±0,10***
Сегментоядерные нейтрофилы	10,81±0,41	12,56±0,35*	18,43±0,38***	21,64±0,65***
Лимфоциты	80,28±2,52	75,54±3,32	64,57±2,18***	58,45±2,62***
Моноциты	0,81±0,03	1,17±0,04***	1,81±0,04***	1,9±0,02***

 

Базофилы принимают участие в аллергических и воспалительных реакциях. У поросят показатель находился в пределах от 1,21±0,04 до 2,85±0,06%. Количество базофилов в крови 10- и 15-суточных животных было в 2,5 раза выше по сравнению с показателем крови суточных поросят. С возрастом увеличивается число эозинофилов в лейкограмме свиней: от 3,84±0,11 до 5,83±0,14%. Показатель выше на 10% (р<0,05), 17,7% (р<0,001) и 50,1% (р<0,001) в 5-, 10- и 15-суточном возрасте, по сравнению с суточным.

В лейкорамме количество сегментоядерных нейтрофилов в крови поросят находилось в пределах от 10,81±0,41 до 21,64±0,65%. С возрастом происходило увеличение показателя достоверно в 2 раза. Число палочкоядерных нейтрофилов в крови составляло от от 2,31±0,09 до 6,61±0,10%. Показатель крови 10- и 15-суточных животных был достоверно выше в 2,6 раза по сравнению с показателем крови поросят суточного возраста. Резкое увеличение числа нейтрофилов объясняется повышенной фагоцитарной активностью клеток, направленной на фагоцитирование патогенных факторов эндогенного и экзогенного происхождения.

Моноциты – это крупные мононуклеарные макрофаги, осуществляющие фагоцитоз. Количество моноцитов изменилось от 0,81±0,03 до 1,9±0,02%. В 10- и 15-суточном возрасте показатель был достоверно выше в 1,5-2 раза, чем в первый день.

Согласно исследованиям, у новорожденных поросят преобладает клеточный иммунитет над гуморальным. Иммуноглобулины, которые получает поросенок с первыми порциями молозива, можно рассматривать как эволюционно сложившуюся компенсацию за отставание в развитии лимфоузлов – генераторов В-клеток, отвечающих за гуморальную фазу иммунитета. Поросята крупной белой породы в условиях интенсивной технологии содержания в 5-суточном возрасте жизнеспособны и имеют хорошо сформированные факторы резистентности.

Заключение. Тимус формируется с 30-суточного возраста плода свиней. У плода в 100-суточном возрасте масса и длина тимуса достоверно увеличиваются в 2-4 раза, относительно данных 50-суточного возраста. Левый предлопаточный лимфоузел плода свиней в 100-суточном возрасте достоверно увеличивается в 3 раза по сравнению с началом его формирования. В корковом плато левого предлопаточного лимфоузла плодов свиней 50-суточного возраста количество ретикулярных клеток составляет 20,09±0,8%, средних лимфоцитов – 36,06±1,05%; малых лимфоцитов – 36,25±1,24%; в мозговом веществе количество клеток соответственно составляет 23,46±0,6%, 0,60±0,04%, 33,47±1,42%, 35,80±1,08%. У плода 100-суточного возраста показатели по количеству ретикулярных клеток меньше на 48% (р<0,001), больших лимфоцитов – на 28% (р<0,001), число средних лимфоцитов увеличивается на 18,5%, малых лимфоцитов – на 10,3%, относительно показателей 50-суточных плодов. Таким образом, у свиней органы лимфоидного кроветворения и периферической иммунной системы формируются к 70-суточному возрасту плода.

В лейкограмме крови поросят преобладающими клетками являются лимфоциты, количество которых составляет от 80,28±2,52 до 58,45±2,62%. Количество сегментоядерных нейтрофилов находилось в пределах от 10,81±0,41 до 21,64±0,65%, палочкоядерных – от 2,31±0,09 до 6,61±0,10%. Данные показатели крови 10- и 15-суточных животных достоверно выше в 2,6 раза по сравнению с показателями суточных поросят. Поросята в 5-суточном возрасте жизнеспособны и имеют хорошо сформированную резистентность, что обеспечит в дальнейшем высокие показатели гомеостаза и продуктивности животных.

About the authors

Vasily S. Grigoryev

Samara State Agrarian University

Email: kse.123@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0001-5195-3862

Doctor of Biological Sciences, Professor

Russian Federation, Ust-Kinelsky

Ismagil N. Khakimov

Samara State Agrarian University

Email: xakimov_2@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1640-8436

Doctor of Agricultural Sciences, Professor

Russian Federation, Ust-Kinelsky

Galina V. Molyanova

Samara State Agrarian University

Author for correspondence.
Email: kse.123@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-1325-6809

Doctor of Biological Sciences, Professor

Russian Federation, Ust-Kinelsky

References

Supplementary files