CC BY
119
УДК 577.158.334.16:[615.9:547.562.33]-092.9
© Ф.Х. Камилов, Ш.Н. Галимов, Э.Ф. Аглстдинов, Э.Ф. Галимова, Р.Э. Хабиров
Ф.Х. Камилов, Ш.Н. Галимов, Э.Ф. Аглетдинов, Э.Ф. Галимова, Р.Э. Хабиров ГОРМОНАЛЬНО-МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ НАРУШЕНИЯ РЕПРОДУКТИВНОЙ ФУНКЦИИ В УСЛОВИЯХ ОТРАВЛЕНИЯ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ
ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет Росздрава», г. Уфа
Экспериментальные данные демонстрируют, что длительное воздействие суперэкотоксикантов нарушает нормальное функционирование репродуктивной системы крыс-самцов. Интоксикация полихлорированными бифенилами приводит к различным системным и тканевым гормонально-метаболическим нарушениям мужской половой системы. Обнаруженное нами резкое снижения сывороточного уровня тестостерона на фоне увеличения концентрации эстрадиола и гиперпролак-тинсмии свидетельствует об антиандрогенных свойствах экополлютантов. Доказательством репротоксичности можно рассматривать также установленные высокие уровни содержания полихлорбифенилов в сборных образцах спермы.
В условиях эксперимента проведена оценка влияния оксимстнлурацила и триовита на метаболические сдвиги, развивающиеся в андрогензависнмых органах крыс-самцов, подвергшихся подострой интоксикации соволом. Полученные данные демонстрируют существенное снижение токсических эффектов полихлорбифенилов на метаболизм и функции репродуктивных тканей, что определяет перспективу дальнейшего углубленного изучения и поиска средств фармакологической защиты человека и животных в условиях неослабевающего воздействия суперзкотоксикантов.
Ключевые слова; полихлорированные бифенилы, болезнь, модели на животных, крысы, мужской, яички, семенные пузырьки, простата, печень, мужское бесплодие.
F.Kh. Kamilov, Sh.N. Galimov, E.F. Agletdinov, E.F. Galimova, R.E. Khabirov THE HORMONAL AND METABOLIC DISORDERS OF HE-RAT'S REPRODUCTIVE SYSTEM INDUCED BY CHLORINATED ORGANIC SUBSTANCES
The our study demonstrates thai continuous exposure to traffic pollutants impairs reproductive function in experimental animals. The intoxication by polychlorinatcd biphcnyls cause various 'endocrine disruption' performs in reduction of testosterone in blood, increasing levels of estrogens, prolactinc and wide number of other metabolic disorders in tissues of mail reproductive system. In fact, the environmental chemicals having an ami-androgenic properties
The comparative evaluation of hormone and sperm parameters and sperm concentrations indicates that polychlorinatcd biphenyls is probably causing the impaired spermatogenesis. Alteration of male reproductive system could be considered a precocious marker of detrimental toxicological effects.
In the course of experiment there was given the oximetyluracyly's and "Triovifs estimation of the influence on metabolic changes, developed in androgendepending organs of he-rats that were intoxicated with sovol. The given data show the efficient lowing of toxic effects of polychlorinated biphenyls on metabolism and functions of reproductive tissues which determines the perspectives of further deep study and search methods of the pharmacological defense of men and animals under the influence of strong supcrecotoxicants.
Key words: polychlorinatcd biphenyls, disease models, animal, rats, male, testis, seminal vesicles, prostate, hepar, male infertility.
Одной из главных задач теоретической и прикладной биохимии является обеспечение практического здравоохранения научно обоснованными принципами решения важных медико-социальных проблем.
Растущую угрозу здоровью населения в современных условиях представляет химическое заражение окружающей среды. В настоящее время в бибефере циркулирует большое количество новых высокотоксичных веществ, с которыми организм человека не сталкивался в процессе эволюции и, очевидно, не обладает совершенными механизмами обезвреживания токсикантов и поддержания гомеостаза.
В условиях тотального антропогенного загрязнения объектов среды обитания человека изучение биологического действия ксенобиотиков техногенного происхождения может предоставить фундаментальные знания, необходимые для разработки комплекса мер по профилактике и коррекции нарушений обмена веществ при различных экологических интоксикациях.
Особую актуальность приобретает проблема влияния агрессивных факторов внешней среды на мужскую репродуктивную систему в силу высокой чувствительности гипо-таламо-гипофизарно-тестикулярной оси к различным токсическим воздействиям. Именно эта причина, по мнению большинства специалистов, является ведущей в снижении качественных и количественных показателей сперматозоидов у практически здоровых мужчин индустриально развитых стран мира. Доказательства этого содержатся в выводах аналитической обработки результатов 15000 спермограмм здоровых мужчин из различных стран по данным более 60 публикаций, которые демонстрируют уменьшение объема эякулята с 3,4 мл в 1940 г. до 2,75 мл в 1990 г., и концентрации сперматозоидов со 113 млн/мл до 66 млн/мл соответственно. По данным ряда других авторов, снижение показателей сперматогенеза происходит со скоростью 2% в год при параллельном уменьшении доли подвижных и морфологически полноценных форм гамет [3, 4].
Экологическую обстановку Республики Башкортостан, - региона, насыщенного предприятиями нефтедобычи, нефтепереработки, химии и машиностроения, - можно охарактеризовать как стабильно напряженную.
В литературе содержатся многочисленные сведения о влиянии промышленных химических соединений на различные виды обмена веществ человека и животных. Наибольшую опасность среди прочих представляют хлорорганические соединения (ХОС), часть которых включена в группу так называемых стойких органических загрязнителей (СОЗ), подлежащих по инициативе ООН запрещению к производству, применению и уничтожению.
Исходя из вышесказанного и учитывая региональные особенности химического загрязнения, в центре нашего внимания на протяжении последних лет находится изучение молекулярных механизмов действия полихлорированных бифенилов (ПХБ) и гербицидов на основе 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-Д) на мужскую репродуктивную систему на различных уровнях ее организации и регуляции [5].
Для решения поставленных задач был применен комплекс клинических и современных биохимических, морфологических и других методов исследования. Эксперименты выполнялись на белых беспородных крысах-самцах половозрелого возраста массой 200260 г. Интоксикации вызывали внутрижелу-дочным введением масляной смеси ПХБ «Со-вол» либо водного раствора диметиламинной соли 2,4-Д в различных дозах и продолжительности воздействия. В отдельной серии экспериментов часть экспонированных животных спаривали с интактными самками для получения потомства с целью последующего наблюдения и исследования потомства мужского пола.
8 Полученные данные представляют интерес для понимания механизмов репротоксичности ХОС и разработки на этой основе патогенетически обоснованных принципов коррекции и профилактики метаболических нарушений.
В условиях экспериментальной интоксикации ПХБ у самцов крыс отмечались уменьшение концентрации (до 25%), подвижности сперматозоидов, увеличение патологических форм в 1,5 раза, падение фертильности, проявлявшееся в уменьшении количества беременных самок, количества крысят в помете, смещении соотношения полов новорожденных животных в сторону преобладания особей женского пола. Аналогичное снижение оплодотворяющих свойств эякулята крыс наблюдалось и при отравлении 2,4-ДА, сопровождаясь значительными сдвигами биохимических параметров спермы в виде торможения потребления фруктозы, снижения концентрации глюкозы, белка, тестостерона, пролактина [3].
Комплексное изучение эндокринного статуса экспериментальных животных продемонстрировало развитие гипоандрогенемии наряду с повышением сывороточной концентрации эстрадиола и пролактина в условиях воздействия как ПХБ, так и хлорфеноксигер-бицидов. В условиях отравления 2,4-ДА отмечались также уменьшение уровня прогестерона, РО Е2 и 12, прирост уровня АКТГ и кортизола. Эксперименты с введением ЛГ-РГ свидетельствуют об истощении функциональных резервов аденогипофиза на фоне изолированного поступления обоих экотоксикантов. В то же время опыты с гонадотропной стимуляцией крыс-самцов, подвергшихся интоксикации 2,4-ДА, показали сохранность чувствительности половых желез к регуляторному сигналу, что указывает на преимущественно вторичное происхождение андрогенной недостаточности, развивающейся при отравлении ХФГ.
Весьма интересными оказались результаты определения активности мажорного фермента стероидогенеза - стероид-Д5-3 р-ол-дегидрогеназы (СтДГ). При отсутствии достоверных изменений активности СтДГ на фоне интоксикации хлорфеноксиацетатом отравление «Соволом», напротив, сопровождалось значимым угнетением фермента. Рассматривая эти данные в совокупности с параметрами, полученными в нагрузочных тестах, можно предположить, что недостаточность андро-генопоэза при действии ПХБ носит смешанный патогенетический характер.
Для уточнения некоторых механизмов нарушения репродуктивной функции при интоксикации были исследованы разные звенья оксидантной системы. Полученные в экспериментах с введением ПХБ данные однозначно свидетельствуют о дисбалансе процессов
свободнорадикального окисления и антиокси-дантной защиты в семенниках, простате, семенных пузырьках и печени в сторону усиления ПОЛ и угнетения как суммарной антиок-сидантной активности, так и ее ферментативного звена, в частности СОД и каталазы. Обнаруженное накопление активных форм кислорода, ТБК-РП и других продуктов ПОЛ в клетках приводит к изменению структурнофункциональных свойств мембран и, соответственно, мембранно-зависимых реакций обмена.
Подобные сдвиги наблюдались лишь при подострой интоксикации 2,4-ДА. На фоне хронического поступления токсиканта в тех же суммарных дозах (0,1ЬБ5о и ЬБ5о) было зафиксировано преобладание антиокисли-тельных ресурсов за счет активации каталазы и системы глутатиона [1,3].
К числу прочих последствий мембрано-патологии следует отнести нарушение энергетического баланса с истощением запасов клетки, обеспечивающих ее жизнеспособность. Оба изученных токсиканта вызвали существенное снижение содержания АТФ в тканях семенников, хотя в спермоплазме крыс, подвергшихся отравлению 2,4-ДА, концентрация макроэрга, напротив, возрастала, что, возможно, объясняется потерей способности половых клеток к его использованию и, по-видимому, может являться одной из причин резкого ограничения подвижности гамет [2,3].
Дальнейший анализ энергетического статуса клеток в экспериментах по изучению интенсивности окисления 1,4-|4С-сукцината, 1,2-14С-сс-кетоглутората и 2-14С-пирувата выявил угнетение использования НАД-зависимых субстратов при интоксикации 2,4-ДА. Окисление ФАД-зависимого сукцината при этом не отличалось от контроля и выполняло тем самым задачу компенсации энергодефицита. Введение опытным животным ПХБ вызывало равномерное угнетение окисления субстратов I и II комплексов дыхательной цепи митохондрий семенников. При этом значи-
14
тельно усиливалось включение С в состав 14С02 при инкубации тканевых срезов репродуктивных органов крыс с 1-'4С-глю козой. С одной стороны, это может являться проявлением компенсаторной активации процессов гликолиза, поскольку не исключено, что ПХБ, как соединения с ярко выраженными липо-фильными свойствами, обладают способностью протонофора разобщать процессы тканевого дыхания и окислительного фосфори-лирования. Однако, если учесть выявленное
угнетение гексокиназы, усиленное поглощение глюкозы тканями может происходить по пентозофосфатному пути, являющемуся основным поставщиком восстановленных НАДФ для повышенных потребностей в условиях активации системы цитохромов Р-450 клетки [6].
Это подтверждается данными о гипер-восстановленном состоянии системы никоти-намидных коферментов, полученными в экспериментах на крысах, находившихся в условиях интоксикации 2,4-ДА.
Общими признаками токсического действия изучаемых поллютантов являются угнетение процессов биосинтеза белков и нуклеиновых кислот, что свидетельствует о серьезных нарушениях функционального статуса тканей органов репродуктивной системы. Определенная роль в этих нарушениях отводится обнаруженным под действием ПХБ сдвигам тестикулярной концентрации цитокинов различных классов, участвующих в тканевой регуляции ключевых процессов гомеостаза. Динамическое увеличение уровней ИЛ-1р, ИЛ-6, а-ФНО и уменьшение содержания ИЛ-4 в семенниках отражают противовоспалительный интерлейкиновый профиль, способный негативно влиять на состояние процессов интра-целлюлярного метаболизма межклеточного взаимодействия [3].
Тревожные результаты были выявлены при динамическом наблюдении потомства мужского пола, полученном в результате спаривания интактных самок с самцами, подвергшимися интоксикации ПХБ. В этом случае отмечались идентичные гормональнометаболические сдвиги меньшей интенсивности, механизмы развития которых требуют дальнейшего углубленного изучения.
В отдельных сериях экспериментов было зарегистрировано выраженное нормализирующее влияние комбинированного применения хорионического гонадотропина, токоферола и простатилена на андрогенный статус и функциональное состояние семенников крыс на фоне интоксикации 2,4-ДА.
Перспективность использования препарата «Имурек» и витаминного комплекса «Триовит» также подтверждается успешной попыткой их применения с целью коррекции нарушений функций репродуктивной системы крыс-самцов, подвергшихся интоксикации «Соволом» и полученного от них потомства мужского пола в первом поколении [6,7].
Резюмируя изложенные сведения, считаем возможным утверждать, что особенностью гормонально-метаболических наруше-
ний репродуктивной системы при интоксикации ПХБ и 2,4-ДА является универсальность поражений, охватывающая энергетический обмен и состояние системы никотинамидных коферментов, процессы белкового синтеза и свободнорадикального окисления, специфические и неспецифические механизмы клеточной защиты и ряд других обменных процессов.
Тесная взаимосвязь и взаимообусловленность большинства обнаруженных нарушений, их различная степень выраженности и нередко отчетливый адаптивный смысл отдельных проявлений интоксикации дают основания для вывода о развитии существенных метаболических нарушений, с одной стороны, и наличии предпосылок для компенсации выявленных сдвигов - с другой.
Весьма ответственным звеном взаимодействия фундаментальной науки и практики является адекватная экстраполяция результатов, полученных в условиях экспериментальной биологической модели на организмы других видов животных в частности, а человека в особенности.
Проведенные нами популяционные исследования практически здоровых мужчин подтвердили выявленные в эксперименте закономерности изменений эндокринного и сперматогенного статуса жителей индустриально развитых городов РБ. Это проявлялось в феминизации стероидного профиля самыми заметными особенностями которого стали развитие абсолютной и относительной андрогенной недостаточности на фоне повышения сывороточных уровней эстрадиола и пролак-тина.
Около двух третей мужчин группы наблюдения имели различные отклонения тех или иных параметров спермограммы.
Обнаружение в сборных образцах спермы ПХДД/ПХДФ/ПХБ в концентрации 85,1948,5 пг/г в определенной степени объясняет низкое качество эякулята и подтверждает концепцию об угнетении фертильности мужчин, проживающих в районах с высокой техногенной нагрузкой [3].
Безусловно, выявленные нарушения функционирования мужской половой системы являются результатом сочетанного влияния многих факторов экологического, социальноэкономического характера, генетической обусловленности, роста уровня наркотизации, алкоголизации, никотинизации населения, полипрагмазии и пр.
По литературным данным в организм человека, не имеющего профессионального
контакта с ХОС, ежедневно поступает 5-100 организм человека, к сожалению, не удастся
мкг ПХБ и около 140 пг диоксинов и родст- еще не одно столетие по причине их многовенных соединений, поэтому следует при- численности, глобальных масштабов их признать существенную роль указанных экопол- менения в прошлом, чрезвычайной стабиль-
лютантов в патогенезе снижения мужской ности, способности к кумуляции в различных
фертильности. объектах биосферы.
В этих условиях актуальна задача сни- Поскольку перспектива создания анти-
жения химического прессинга со стороны су- дотов против разнообразных ядов представля-
перэкотоксикантов, заключающаяся в мини- ется маловероятной, наиболее реальной аль-
мизировании их общетоксических и специфи- тернативой может явиться изыскание фарма-
ческих эффектов. кологических средств защиты организма
Полностью исключить попадание СОЗ в «общего или политропного действия».
ЛИТЕРАТУРА
1. Аглетдинов, Э.Ф. Состояние процессов перекисного окисления и антиоксидантной системы в тканях органов репродуктивной системы самцов-крыс в условиях интоксикации полихлорби-фенилами / Э.Ф. Аглетдинов, Р.Э. Хабиров // Научно-практический журнал «Открытое образование». - 2006. - № 3.- С. 434-436.
2. Аглетдинов, Э.Ф. Влияние полихлорированных бифенилов на окисление некоторых энергетических субстратов в митохондриях семенников крыс / Э.Ф. Аглетдинов, Р.Э. Хабиров, К.В. Булыгин // Вопросы теоретической и практической медицины: Матер. 72-ой итоговой Респ. научной конф. студентов и молодых ученых, поев. 450-летию единства Башкортостана с Россией, 75-летию БГМУ, 60-летию студенческого научн. общества и 40-летию Совета молодых ученых. -Уфа, 2007.-С. 17-18.
3. Галимов, Ш.Н. Гонадотропные эффекты феноксигербицидов в мужском организме / III.Н. Галимов, Ф.Х. Камилов. - Уфа, 2001. - 184 с.
4. Камилов, Ф.Х. Андрогенный статус мужчин, проживающих на экологически несбалансированных территориях / Ф.Х. Камилов, Ш.Н. Галимов, Э.Ф. Аглетдинов // Проблемы популяционного здоровья: Матер. 1 межд. конф. - Челябинск-Монреаль, 2003. - С. 155-160.
5. Камилов, Ф.Х. Репродуктивное здоровье - индикатор экологического неблагополучия / Ф.Х. Камилов, Ш.Н. Галимов, Э.Ф. Аглетдинов / Биологические аспекты экологии человека: Матер. Всерос. конф. с межд. участием. - Архангельск, 2004. - С. 219-221.
6. Камилов, Ф.Х. Фармакологическая коррекция токсических повреждений репродуктивной системы полихлорированными бифенилами в условиях эксперимента / Ф.Х. Камилов, Э.Ф. Аглетдинов, Р.Э. Хабиров // Медицинский вестник Башкортостана. - 2006. - Т. 4, № 1. - С. 235238.
7. Камилов, Ф.Х. Эффективность комплексного препарата «Триовит» при повреждениях репродуктивных органов полихлорированными бифенилами / Ф.Х. Камилов, Р.Э. Хабиров, Э.Ф. Аглетдинов // Медицинский вестник Башкортостана. - 2006. - Т. 4, № 1. - С. 238-241.
