Εμβρυϊκή και μετεκκολαπτική ανάπτυξη του σκελετού του ορτυκιού (Coturnix coturnix japonica)

Abstract

In the present study, the ossification pattern of the bones of the quail during the embryonic and posthatching period was investigated. The osteogenesis of the long bones was examined by means of the light and electron microscope. The changes in length of the limb long bones during the prehatching and posthatching were recorded and analyzed. A total of 300 fetuses and 185 birds were used. For the study of ossification, the fetuses and the birds were cleared and their skeletons were stained with Alcian Blue and Alizarin Red S. The bones were observed with the aid of stereoscopic microscope. The histologic sections were stained with haematoxylin - eosin and were observed by the light microscope. The daily changes in length of limb long bones from the 10, h day of incubation till hatching and from the 1st till 37th day after hatching were recorded with the aid of a gauger and a caliper respectively. Also, thin sections from femurs and tibiae by means of electronic microscope were observed. The ossification of the limb long bones was observed during the 6th day of incubation. Next day, ossification was observed in the squamosal, quadratojungal, pterygoid, supra-angular, angular and ceratobranchial bone as well as in the clavicle, scapula, coracoid, metacarpals III and IV and the metatarsal bones. In the 8th day of incubation the quadrate, frontal, lacrimal, nasal, maxillar, premaxillar, jugal, palatine, dental and splenial bone began to ossify. Concurrently ossification happened in the vertebral ribs, as well as in the pubis and ilium. In the 9th day of incubation ossification was observed in the basioccipital, exoccipital, parietal bone, the parasphenoid rostrum and in a few cervical bodies. Next days, the rest of the vertebral bodies were ossified, whereas the ossification of the arches- except the atlas- always followed. During the posthatching period, ossification was observed in the rest bones of the hyoid apparatus, the radial and ulnar carpal bones and the metacarpal II. The onset of perichondral ossification, the cartilage erosion, the development of epiphysis and the endochondral ossification were investigated by the light and electron microscope. In the 6th day of incubation, the cartilage rudiments consisted of three zones. The central zone of hypertrophic chondrocytes was surrounded by a sheath of mineralized osteoid. In the next day, the osteoid ring became more prominent and vasculature appealed between the osteogenic and the fibroblastic layer. In the 8th day of incubation, invasion of the cartilage by vasculature and perivascular elements could be observed. Concurrently, a second layer of perichondral bone began to form. By the 9th day, the epiphysis presented three zones of cartilage: the articular, the hyaline and the epiphyseal or growth cartilage. By the 11th day of incubation five cellular zones could be distinguished in the growth cartilage, the resting zone, the zone of proliferation, the zone of pre-hypertrophic cells, the zone of hypertrophic cells and the zone of ossification. Endochondral ossification was detected late, in the 16th day of incubation. The growth in length of the limb long bones during the embryonic period was linear, whereas during the posthatching period followed the logistic growth. The femur and the tibia increased faster, relating to the rest long bones during the prehatching period. At the end of incubation, approximately the 80% of the length of the limb long bones was ossified. In our attempt to study the development of the skeleton of the quail, the double staining of the bones with Alcian Blue and Alizarine Red S represented a reliable method for the accurate discrimination and assessment of bone and cartilage. Also, we showed that the development of the quail skeleton presents many similarities with that of the domestic fowl. The results of the present morphologic research underline that the time pattern of osteogenetic events reveals the precocity of this species, a fact that renders the quail a remarkable laboratory animal.

Στόχο της παρούσας διατριβής αποτελεί η μελέτη κύριων παραμέτρων της εμβρυϊκής και μετεκκολαπτικής ανάπτυξης του σκελετού του ορτυκιού και συγκεκριμένα η χρονική ακολουθία εμφάνισης των πυρήνων οστέωσης, η οστεογένεση και η ανάλυση των μεταβολών του μήκους ορισμένων οστών. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν συνολικά 300 έμβρυα και 185 αναπτυσσόμενα ορτύκια. Για τη μελέτη της οστέωσης, έμβρυα και αναπτυσσόμενα ορτύκια διαφανοποιήθηκαν, οι σκελετοί τους χρωματίστηκαν με τη διπλή χρώση του κυανού της Αλσιανής και ερυθρού της Αλιζαρίνης και παρατηρήθηκαν με στερεοσκοπικό μικροσκόπιο. Ιστολογικές τομές των μακρών οστών χρωματίστηκαν με αιματοξυλίνη - εωσίνη και παρατηρήθηκαν με οπτικό μικροσκόπιο. Με τη βοήθεια μικρομετρητή και παχυμέτρου υπολογίστηκαν οι ημερήσιες μεταβολές του μήκους του μακρών οστών των άκρων από τη 10η ημέρα της επώασης μέχρι το τέλος της επώασης και από την 1η μέχρι την 37η ημέρα της μετεκκολαπτικής ανάπτυξης. Ακόμη, λεπτές εγκάρσιες τομές από το μηριαίο οστούν και την κνήμη εξετάστηκαν στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Η έναρξη της οστέωσης των καταβολών των μακρών οστών (βραχιόνιο οστούν, κερκίδα, ωλένη, μηριαίο οστούν, κνήμη, περόνη) διαπιστώθηκε για πρώτη φορά την 6η ημέρα της επώασης. Την 7η ημέρα παρατηρήθηκε οστέωση στο λεπιδοειδές, τετραγονοζυγωματικό, πτερυγοειδές, υπεργωνιώδες, γωνιώδες και κερατοβραγχιακό οστούν της υοειδούς συσκευής, καθώς επίσης στην κλείδα, την ωμοπλάτη, το κορακοειδές, το μείζον και έλασσον μετακάρπιο και τα μετατάρσια. Κατά την 8η ημέρα της επώασης παρατηρήθηκε οστέωση στο τετράγωνο, μετωπιαίο, δακρυϊκό, ρινικό, γναθιαίο, προγναθιαίο, ζυγωματικό, υπερώιο, οδοντικό και σπληνικό οστούν. Την ίδια ημέρα οστέωση παρατηρήθηκε στις σπονδυλικές μοίρες των πλήρων πλευρών, το λαγόνιο και το ηβικό οστούν. Την 9η ημέρα της επώασης παρατηρήθηκε οστέωση στο βασινιακό, το εξωινιακό, το βρεγματικό στην πρόσθια μοίρα του παρασφηνοειδούς οστού, την ύνι και στα σώματα μερικών αυχενικών σπονδύλων. Τις επόμενες ημέρες παρατηρήθηκε οστέωση των σωμάτων και στους υπόλοιπους σπονδύλους ενώ η οστέωση των τόξων ακολουθούσε την οστέωση των σπονδυλικών σωμάτων με εξαίρεση τον άτλαντα. Μετά την εκκόλαψη, οστεώθηκαν τα υπόλοιπα οστά της υοειδούς συσκευής, το ωλένιο οστούν του καρπού, το κερκιδικό οστούν του καρπού και το μετακάρπιο II. Από τις παρατηρήσεις σε μικροσκοπικό και υπερμικροσκοπικό επίπεδο αναγνωρίσθηκε η εμφάνιση του περιχόνδριου οστέινου ελύτρου, η διάλυση του χόνδρου των καταβολών των οστών, η ανάπτυξη των επιφύσεων και τέλος η ενδοχόνδρια οστέωση των οστών. Την 6η ημέρα της επώασης οι χόνδρινες καταβολές των μακρών οστών αποτελούνταν από τρεις ζώνες υαλοειδούς χόνδρου, ενώ η κεντρική ζώνη περιβαλλόταν από περιχόνδριο οστούν. Την 8η ημέρα της επώασης παρατηρήθηκε μια δεύτερη στιβάδα οστίτη ιστού γύρω από το περιχόνδριο οστούν. Σχεδόν ταυτόχρονα, άρχισε να παρατηρείται διάλυση του χόνδρου, η οποία τις επόμενες ημέρες επεκτάθηκε μέχρι και τη βάση των επιφύσεων', δημιουργώντας έτσι το μυελώδη αυλό των οστών. Την 9η ημέρα της επώασης οι επιφύσεις των οστών αποτελούνταν από τρεις ζώνες χόνδρου, τον αρθρικό, τον υαλοειδή και τον αυξητικό χόνδρο. Από την 11η ημέρα της επώασης, στον αυξητικό χόνδρο άρχισαν να διακρίνονται πέντε κυτταρικές ζώνες, η ζώνη του ηρεμούντος χόνδρου, η βλαστική ζώνη, η ζώνη των προ-υπερτροφικών κυττάρων, η ζώνη των υπερτροφικών κυττάρων και η ζώνη οστέωσης. Ενδοχόνδρια οστέωση παρατηρήθηκε για πρώτη φορά στις μεταφύσεις των οστών κατά το τέλος της επώασης. Τα μακρά οστά των άκρων παρουσίασαν κατά την εμβρυϊκή περίοδο γραμμική αύξηση του μήκους τους, ενώ μετεκκολαπτικά η σε μήκος αύξησή τους ακολούθησε τη λογιστική καμπύλη αύξησης. Κατά την εμβρυϊκή περίοδο, το μηριαίο οστούν και η κνήμη αυξήθηκαν σε μήκος με ταχύτερο ρυθμό σε σχέση με τα υπόλοιπα οστά. Κατά το τέλος της επώασης περίπου το 80% του μήκους των μακρών οστών είχε οστεωθεί. Στην προσπάθειά μας να προσεγγίσουμε την ανάπτυξη του σκελετού του ορτυκιού, η διπλή χρώση των οστών με κυανούν της Αλσιανής και ερυθρό της Αλιζαρίνης αποτέλεσε μια αξιόπιστη τεχνική για τη διάκριση και αποτίμηση του χονδρικού και του οστίτη ιστού. Ακόμη, αποδείχτηκε ότι η ανάπτυξη του σκελετού του ορτυκιού παρουσιάζει πολλές ομοιότητες με εκείνη της όρνιθας. Τέλος, τα αποτελέσματα της παρούσας μορφολογικής έρευνας οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι η χρονική ακολουθία της εμφάνισης των οστεογενετικών φαινομένων αναδεικνύει την πρωιμότητα του ορτυκιού, γεγονός το οποίο το καθιστά ένα εξαιρετικό πειραματόζωο.