CC BY
20
УДК 616-001.18:612.176:537.862:612.6
СПОЛУЧЕНА Д1Я Х1М1ЧНИХ ТА Ф1ЗИЧНИХ ЧИННИК1В НА РЕПРОДУКТИВНУ СИСТЕМУ ЩУР1В В УМОВАХ ХОЛОДОВОГО СТРЕСУ
Харювський нацюнальний медичний утверситет пр. Науки, 4, XapKie, 61022, Украша Kharkiv National Medical University Av. Nauky, 4, Kharkiv, 61022, Ukraine e-mail: [email protected]
Ключовi слова: репродуктивна система, нiтробензол, метилтретбутиловий ефiр, електромагнтне випромтювання, холодовий стрес, гонадотоксична дiя, сполучена дiя
Key words: reproductive system, nitrobenzol, methyl tertiary butyl ether, electromagnetic radiation, cold stress, gonadotoxic action, mixed impact
Реферат. Сочетанное действие химических и физических факторов на репродуктивную систему крыс в условиях холодового стресса. Завгородний И.В., Бачинский Р.О., Перцев Д.П., Литовченко Е.Л., Горголь Н.И. Приведены результаты экспериментальных исследований по изучению особенностей гона-дотоксического действия НБ, МТБЭ и ЭМИ в условиях холодового стресса, а также в условиях температурного комфорта. Исследования проводились на лабораторных животных, при 30-кратном введении НБ или МТБЭ в желудок в дозе 1/10 ЛД50 и экспозицией животных в двух различных термических режимах по 4 часа в день 5 раз в неделю. Влияние ЭМИ моделировалось при частоте 70 кГц с напряжением 600 В/м. Особенности гонадотоксического действия НБ и МТБЭ изучали по показателям функционального состояния сперматозоидов, проводили общий гистологический анализ тканей семенника, дополняя его морфо-метрическими показателями. Анализ результатов экспериментальных исследований свидетельствует о том, что морфофункциональные изменения репродуктивной системы лабораторных животных при воздействии химических факторов (НБ и МТБЭ), физических факторов (ЭМИ) в двух различных термических режимах имеют аналогичный характер при условии, что при сочетанном действии указанных факторов и пониженной температуры имеет место усиление гонадотоксического эффекта.
1.В. Завгороднш, Р. О. Бачинський, Д.П. Перцев, О.Л. Лiтовченко, Н.1. Горголь
Absract. The mixed impact of chemical and physical factors on reproductive system of rats in conditions of cold stress. Zavgorodnii I.V., Bachinskyi R.O., Pertsev D.P., Litovchenko O.L., Gorgol N.I. The results of experimental investigations on studying features of gonadotoxic effect of nitrobenzene (NB), methyl tertiary butyl ether (MTBE) and electromagnetic radiation (EMR) both in conditions of cold stress and in conditions of thermal acceptability are given. The investigations were carried out on laboratory animals, in 30-fold intragastric administration of NB or MTBE in a dose of 1/10 LD50 and exposition of animals in two different thermal regimens - 4 hours a day, 5 times a week. Effect of EMR was simulated in 70 kHz frequency, 600 V/m voltage. The features of gonadotoxic effect of NB and MTBE were studied by the indices of spermatozoa functional state, general histological analysis of the state of testicle tissues, supplemented with morphometric values, was carried out,. The analysis of results of experimental research proves that morpho-functional changes of reproductive system in laboratory animals during the influence of chemical factors (NB and MTBE), physical factors (EMR) in two different thermal regimens are similar provided that there is the increase of gonadotoxic effect in mixed effect of mentioned factors and decreased temperature.
Викликаш антропогенним впливом змши фь зичних i хiмiчних napaMeTpiB мюця юнування, адаптащя до яких не була вироблена в процес еволюци, становлять реальну загрозу здоров'ю, яке виявилося значною мiрою залежним вщ стану довкшля. Слщ особливо виокремити на-слщки несприятливо! ди середовища на репро-дуктивну систему, оскшьки порушення репро-дуктивно! функци стосуються не лише здоров'я юнуючих, але й майбутшх поколшь [2, 4].
Прюритетним з точки зору масштабност можливих негативних наслщюв слщ визнати
сполучену дда хiмiчних та фiзичних чинниюв. До таких сполучень, зокрема, належить одно-часна дiя хiмiчних сполук, електромагштного випромшювання (ЕМВ) в умовах холодового стресу.
Серед хiмiчних токсичних речовин, яю широко використовуються в рiзних галузях народного господарства i в побуп, е штробензол (НБ) та метилтретбутиловий ефiр (МТБЕ) [5, 7]. Автоматизащя процешв сучасного виробництва призвела до наростання щшьносп ЕМВ, яке являе собою потужний ксенобютичний фактор i
може несприятливо впливати на репродуктивну систему [3, 4]. Така сполучена дiя несприятливих хiмiчних та фiзичних виробничих чинникiв у холодний перiод року, при роботах на вщкритих площадках, у географiчних регiонах з холодним ктматом нерiдко супроводжуеться впливом по-зитивних низьких температур, якi в органiзмi викликають реакцiю на холодовий стрес.
Саме тому вивчення механiзмiв одночасно! ди хiмiчних сполук та фiзичних чинникiв на органiзм в умовах холодового стресу е актуальною проблемою сучасно! медицини.
У зв'язку з вищезазначеним були проведет експериментальш дослiдження, метою яких було вивчення особливостей токсично! дп НБ та МТБЕ на репродуктивну функщю лабораторних тварин, при впливi ЕМВ в умовах холодового стресу. МАТЕР1АЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛЩЖЕНЬ Дослiдження проводили в умовах шдгострого експерименту (1 мю. затравочного перiоду) на лабораторних тваринах (статевозрших щурах-самцях лшн WAG), яких утримували вiдповiдно до саштарних правил. Дослiди проводили з дотриманням правил Свропейсько! конвенцп про захист тварин [6].
Тварин було розподшено на 4 групи по 6 тварин у кожнш.
Перша група тддавалася сполученш ди або хiмiчного чинника (НБ чи МТБЕ), або фiзичного чинника (ЕМВ) i знижено! температури повiтря 4±20С (тварини в умовах холодового стресу). Друга група тварин тддавалася iзольованiй ди тiльки знижено! температури 4±2 С, тобто була контролем щодо тварин першо! групи. Тварини третьо! групи тддавалися дп або НБ, або МТБЕ, або ЕМВ при температурi пов^ря 25±20С (температура комфорту). Четверта група тварин служила контролем при комфортнш температурi повiтря 25±20С.
Здiйснювали 30-кратне введення речовин, що вивчалися, а саме: НБ або МТБЕ в шлунок у дозуванш 1/10 ЛД50 (70 мг/кг для НБ, 500 мг/кг для МТБЕ). Експозици проводили по 4 години на день 5 разiв на тиждень. Вплив ЕМВ моделю-вався при частой 70 кГц за напруги 600 В/м.
Особливостi сполучено! ди НБ, МТБЕ, ЕМВ та знижено! температури 4±2 С на репродуктивну функщю вивчали за показниками:
- функцюнального стану сперматозо!дав за коефiцiентом маси сiм'яникiв, загальною кшь-кiстю сперматозо!дiв у шм'янику, часом рухли-востi сперматозо!дiв, мертвими та патолопчними формами сперматозо!дiв, осмотичною та кислотною резистентнiстю сперматозо!дав iз вико-ристанням загальноприйнятих методiв [1];
- морфологiчного стану шм'яниюв за морфо-метричними показниками (кшьюсть канальцiв iз злущеним сiм'яродним еmтелiем, iндекс сперматогенезу, сумарна кшьюсть нормальних сперма-тогонiй у першому ряду клiтин на базальнiй мембран канальця (число сперматогонiй), площа ядер клггин Лейдига).
Отриманi данi опрацьовано загально-прийнятими методами статистики (середня, помилка середньо!, критерiй вiрогiдностi Фь шера-Стьюдента).
РЕЗУЛЬТАТИ ТА IX ОБГОВОРЕННЯ
При макроскопiчному обстеженнi шм'яниюв щурiв, що зазнавали впливу НБ як в умовах холодового стресу, так i в умовах температурного оптимуму, зареестровано суттeвi змши: сiм'яники значно зменшеного розмiру, мають жовте забарвлення рiзного ступеня штен-сивностi, на поверхнi простежуеться значна ш'екщя судин, судинний малюнок рiзко виражений.
Результати проведених дослiджень функщо-нального стану сперматозо!дiв при дi! НБ у двох рiзних температурних режимах свщчить про те, що у тварин, яю зазнавали дi! НБ як в умовах температурного оптимуму, так i в умовах холодового стресу, було зареестровано суп^ змши, що мали аналопчний характер, але певною мiрою вiдрiзнялися залежно вщ температурних умов. Так, коефщенти маси шм'я-никiв при ди НБ у сполученнi зi зниженою температурою були у 3,2 разу меншими вiд контролю, тодi як в умовах температурного оптимуму НБ спричиняв до зменшення цього показника лише в 1,8 разу. Кшьюсть мертвих форм сперматозо!дав становила 85,47%, патоло-пчних форм 87% при дп НБ в умовах холодового стресу, в умовах температурного оптимуму -64,2% i 43,8% вщповщно, порiвняно з контролем; час рухливост сперматозо!дав 9,8 i 51,5 хвилини вщповщно.
Таким чином, аналiз показникiв функцюнального стану сперматозо!дав свiдчить про те, що дiя НБ на оргашзм щурiв-самщв, якi пере-бували в умовах холодового стресу, проявлялася шдвищеною чутливiстю чоловiчих гонад, а саме: зменшенням коефiцiенту маси сiм'яникiв та загально! кiлькостi сперматозо!дiв, зростанням юлькост мертвих та патологiчних форм, скоро-ченням часу рухливостi сперматозо!дiв.
Аналiз морфометричних показникiв шм'яни-кiв тварин, що тддавалися ди НБ в умовах шдгострого токсиколопчного експерименту в обох температурних режимах, довiв, що при дп НБ в умовах холодового стресу спостершаеться
16/ Том XXI/ 4
29
бшьш значне зменшення юлькост сперматогонiй у канальцi - 7,3±0,5 проти 28,9±5,4 при дi! НБ в умовах температурного комфорту; гальмування розвитку сперми - шдекс сперматогенезу у тва-рин, що пiддавалися дi! НБ в умовах холодового стресу, становить 0,2±0,04 проти 0,5±0,06 при дi! НБ в умовах термонейтрально! зони.
Таким чином, в умовах шдгострого токси-колопчного експерименту дiя НБ у сполученш зi зниженою температурою призводить до бшьш значного зменшення кшькосп сперматогонш у канальцi i гальмування розвитку сперми щурiв.
Морфологiчне дослiдження шм'яниюв показало, що у тварин, як шдлягали iзольованiй дi! НБ, шар сперматогенного ештелда стоншений, сперматогенш клiтини i клiтини Сертолi нечисленна В аблюмiнальнiй зонi виявляються
Рис. 1. Дiя НБ в умовах температурного комфорту.
Шар сперматогенного еттелш стоншений, в аблюмшальнш зош е одиничнi сперматоцити, що дшяться. Забарвлення за Ван Пзоном X 100
Пщ час дослiдження функцюнального стану сперматозо!дiв тварин, що шдлягали ди МТБЕ у двох термiчних режимах, з'ясовано, що дiя МТБЕ в умовах холодового стресу призводила до збшьшення кiлькостi мертвих форм сперма-тозо!дiв до 38,4%, (в умовах температурного комфорту - 29,8%), зменшення часу рухливосп сперматозо1дав: 11,17±2,91 с (в умовах температурного комфорту - 29,40±4,93 с). Кшьюсть патолопчних форм сперматозо!дiв в обох дослщ-них групах становила 13%. Таким чином, у спо-лученнi зi зниженою температурою дiя МТБЕ спричиняе бiльш грубi порушення функщональ-ного стану сперматозо!дiв. Це стосуеться бiльш суттевих змiн таких показниюв, як час рухливостi сперматозощв та кшьюсть мертвих форм.
Морфометричш дослiдження пiдтвердили, що бiльш несприятливою е дiя МТБЕ в умовах
клггини, що дiляться (сперматоцити, сперматиди, а також сперматозо!ди). У мiжканальцевiй зонi виявляються ознаки набряку й повнокров'я су-дин, штерстищальш клггини нечисленнi, дистро-фiчно змiненi (рис. 1).
При морфолопчному дослiдженнi шм'яниюв тварин, що зазнавали дi! НБ в умовах сполучено! дi! зi зниженою температурою, тобто перебували в умовах холодового стресу, зустрiчаються канальщ з тотальним спустошенням i голою PAS-позитивною базальною мембраною. Лише в одному зi спостережень в аблюмшальнш зош знаходяться сперматоцити, що даться, у станi дистрофп; сперматозо!ди нерщко позбавленi джгу-тиюв, мають гшерхромш пiкнотичнi й деформованi ядра (рис. 2).
Рис. 2. Сполучена дiя НБ зi зниженою температурою. Канальщ з тотальним спустошенням i оголенням PAS-позитивноl базальноТ мембрани PAS-реакцiя X 400
холодового стресу. Так, МТБЕ в умовах холодового стресу призводив до бшьш значних зрушень показниюв: збшьшення кшькосп ка-нальщв з десквамованим епiтелiем до 95%, по-рiвняно з 36%, зменшення iндексу сперматогенезу, кiлькостi сперматогонш до 30,05±3,54 проти 39,60±2,76, площi ядер клiтин Лейдига.
Морфологiчне дослщження сiм'яникiв показало, що у тварин, яю пiдлягали iзольованiй токсич-нiй дi! МТБЕ, у шм'яниках епiтелiо-сперматоген-ний шар широкий, представлений як стовбуро-вими, дозрiваючими i такими, що формуються, ста-тевими кштинами, так i сперматозо!дами. Сперматоцити, що даться, у станi дистрофп (рис. 3).
При морфологiчному вивченш сiм'яникiв тварин, що шдлягали дп МТБЕ в умовах холодового стресу, у частит канальщв сперматоцити й спер-матозо!ди в стан дистрофi! або вiдсутнi (рис. 4).
Морфолопчш дослщження сiм'яних залоз тинах сперматогенного ештелда або реестру-
тварин при iзольованому впливi ЕМВ довели валася !х повна вiдсутнiсть, що свщчить про
наявнiсть канальцiв, сперматогенний ештелш зниження сiм'яними залозами сперматогенно!
яких представлений лише 1-2 рядами нянин. функци. Клiтини Сертолi та Лейдига в цiй групi
Вираженими були дегенеративш змiни в клi- не зазнали суттевих змiн (рис. 5).
Рис. 3. Дiя МТБЕ в умовах температурного комфорту. СперматозоТди частини канальщв позбавлеш джгутикiв. Сперматоцити, що дшяться, у станi дистрофп. Забарвлення гематоксилшом та еозином Х 200
Рис. 4. Сполучена дiя МТБЕ зi зниженою температурою. У мм'яних канальцях вiдсутнi сперматозощи, а сперматоцити в сташ дистрофп. Забарвлення гематоксилшом i еозином Х 200
У щурiв, що пiддавалися сполученому впливу ЕМВ та знижено! температури повггря, у шм'я-них залозах виявлено чггю змiни пстолопчно! будови, яю свiдчать про втрату сперматогенно! функци. Канальщ зменшенi в розмiрах за ра-хунок збiднiння сперматогенних клнин: не
Рис. 5. Збiднiння ам'яних канальщв сперматогенними клiтинами, виражеш дегенеративш змши сперматогенного ештелто. 1зольований вплив ЕМВ. Забарвлення гематоксилшом та еозином. Х 200
визначалися сперматиди й сперматозо!ди, iнодi вiдсутнi сперматоцити. У збережених клiтинах вiдмiчалися дистрофiчнi та некробютичш змiни. Клiтини Сертолi i Лейдига не зазнали видимих змш (рис. 6).
Рис. 6. Збвдншня ам'яних канальцiв сперматогенними клiтинами, у м1жканальцевш стром! - набряк. ЕМВ у сполученш з холодовим фактором. Забарвлення гематоксилшом та еозином. Х 200
16/ Том XXI/ 4
31
ЩДСУМОК
Результати вивчення особливостей морфо-функцiональних 3mîh репродуктивно1' системи щурiв при дiï хiмiчних чинниюв (НБ i МТБЕ), фiзичних чинниюв (ЕМВ) у сполученнi 3i зни-женою температурою в пiдгострому експери-ментi свiдчать про розвиток в органiзмi лабора-торних тварин патогномошчних для iзольованоï дiï НБ, МТБЕ або ЕМВ зрушень за умови, що
при сполученiй дiï зазначених хiмiчних та фiзичних чинникiв та зниженоï температури мае мiсце посилення гонадотоксичного ефекту. За-значенi ефекти потребують урахування при проведеннi дослщжень з гiгiенiчного нормування сполученого впливу несприятливих чинниюв, розроблення та впровадження заходiв профiлактики.
СПИСОК Л1ТЕРАТУРИ
1. Методы экспериментального исследования по установлению порогов действия промышленных ядов на генеративную функцию с целью гигиенического нормирования: метод. указания / сост.: Саноцкий И.В., Фоменко В.Н., Сальникова Л.С. [и др.]. - Москва: НИИ ГТ и ПЗ АМН СССР, 1978. - 35 с.
2. Николаев А.А. Гонадотоксическое действие миллиметрового излучения / А.А. Николаев, М.Г. Кузнецова, В.Г. Сердюков. - Астрахань: АГМА, 2013. - 78 с.
3. Современное состояние исследований влияния электромагнитных излучений на организм человека / О.П. Чорний, В.В. Никифоров, Д.И. Родькин, В.Ю. Но-женко // 1нженерш та освггш технологи в електро-техшчних i комп'ютерних системах. - Кременчук: КрНУ, 2013. - № 2 (2). - С. 112-124 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://eetecs.kdu.edu.ua
4. Современные представления о механизмах стрессобусловленных изменениях активности сперма-
тогенеза / Т.А. Золотарёва, Б.А. Насибуллин, Н.А. Яро-шенко, А. В. Змиевский // Мир медицины и биологии. - 2011. - № 4(7). - С. 134-136.
5. Яворовський О.П. Особливосп умов пращ та стану здоров'я робггнишв, зайнятих виготовленням та застосуванням метилтретбутилового еф1ру на НПЗ Украши / О.П. Яворовський, Ю.О. Паустовський // Довкшля та здоров'я. - 2008. - № 3 (46). - С. 60-63.
6. European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purpose: Council of Europe 18.03.1986. N 123. - Strasbourg, 1986. - 52 p.
7. Mass spectrometric identification of hemoglobin modifications induced by nitrobenzene / F.Di Girolano, L. Campanella, R. Samperi, A. Bachi // Ecotoxicology Environmental Safety. - 2009. - Vol. 72, N 5. -P. 1601-1608.
REFERENCES
1. Sanotckii IV, Fomenko VN, Salnikova LS. [Methods of experimental studies to establish thresholds of action of industrial poisons on the generative function for the purpose of hygienic regulation: Guidance]. NII GT i PZ AMN SSSR, Moskva, 1978;35. Russian.
2. Nikolaev AA, Kuznetcova MG, Serdiukov VG. [Gonadotoxic action of millimeter radiation]. Astrakhan, AGMA. 2013;78. Russian.
3. Chorniy OP, Nikiforov VV, Rodkin DI, Nozhen-ko VYu. [The current state of research on the influence of electromagnetic radiation on the human body]. Inzhenerni ta osvitni tehnologiyi v elektrotehnichnih i komp'yuternih sistemah. 2013;2(2):112-4. Russian.
4. Zolotaryova TA, Nasibullin BA, Yaroshenko NA, Zmievskiy AV. [Modern understanding of the mecha-
nisms of stress caused by changes in the activity of spermatogenesis]. Mir meditsinyi i biologii. 2011;4:(7):134-6. Russian.
5. Yavorovskyi OP, Paustovskyi IuO. [Features of working conditions and health of workers employed in manufacturing and application of metyl tret-butyl ether refineries Ukraine]. Dovkillia ta zdorov'ia. 2008;3(46):60-63. Ukrainian.
6. European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purpose: Council of Europe. Strasbourg, 1986;123:52.
7. Di Girolano F, Campanella L, Samperi R, Bachi A. [Mass spectrometric identification of hemoglobin modifications induced by nitrobenzene]. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2009;72(5):1601-8.
Crarra Hagmm^a go pegaKmi' 30.03.2016
♦
