CC BY
31
Боков Д.А.1, ШевлюкН.Н. 1, Демина Л.Л. 2
1Оренбургская государственная медицинская академия, г Оренбург 2Оренбургский государственный педагогический университет, г Оренбург
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДЕЙСТВИЯ НЕКОТОРЫХ СПЕЦИФИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ГЕТЕРОГЕННОЙ СРЕДЫ ТЕХНОСФЕРЫ НА ПОЛОВЫЕ ЖЕЛЕЗЫ САМЦОВ (МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)
Показаны морфогенетические явления в половых железах самцов экспериментальных животных при влиянии формальдегида, хрома, бензола и смеси последних в определении статуса фертильности и репродуктивных потенций в прогностическом аспекте.
Ключевые слова: семенники, патоморфогенез, ксенобиотики, регенераторные потенции, инволю-тивный градиент.
Введение
На сегодняшний день накоплены обширные сведения о гамето- и гонадотоксичных эффектах прессинга различных химических веществ в условиях техногенно преобразованных территорий. Такая констатация верифицирована, как правило, в формально-статистическом гигиеническом или токсикологическом эксперименте, а также в клинике репродуктивной дисфункции [1; 7; 8 и др.]. При этом заключение о токсичности вещества и ее степени делается на основе анализа цитометрических профилей гомогенатов эпителиосперматогенного пласта герминативных структур семенников либо собственно эякулята с учетом особенностей патоформ сперматогенных клеток и сперматозоидов [2; 5; 6 и др.].
Напротив, вопрос о статусе инфертильно-сти организма в гетерогенной среде техносферы в аспекте морфодинамики половых желез как выражения адаптивных перестроек гонад либо абаптивных деструктивно-дегенеративных процессах патоинволютивной их деградации при пролонгированном влиянии конкретного фактора низкой интенсивности разработан совершенно недостаточно [3; 4; 9 и др.]. В связи с этим приобретает актуальность и проблема о приспособительных возможностях морфогенезов при влиянии отдельных ксенобиотиков в сравнительном плане.
Результаты таких исследований могут быть использованы и как обоснование морфологических критериев статуса и прогностических вариантов эффективного потенциала репродукции на конкретной территории и в целом репродуктивного здоровья при анализе отдаленных последствий длительного пребывания в системе антропоэкологических условий (при
каком-либо ведущем) техногенно преобразованного ландшафта.
Цель работы
Показать соотношение аб- и адаптивных реакций в морфодинамике половых желез самцов в условиях длительного воздействия аэропол-лютантов газохимического производства низкой интенсивности, слабых водных растворов формальдегида, а также хрома, бензола и смеси последних.
Материалы и методы
Для изучения влияния слабых водных растворов формальдегида использовали лабораторных беспородных крыс-самцов массой 180220 г (N=90), которым в течение 9 месяцев перорально вводили 0,2%-й водный раствор формальдегида (по 1 мл 2 раза в неделю через неделю). Каждые 3 месяца после вивисекции осуществляли забор половых желез. Контролем служили 10 интактных животных.
Особенности воздействия на гонады растворов бихромата калия (К2Сг207) (0,6 мл/кг), бензола (С6Н6) (20мг/кг) и их смеси изучали с использованием чистолинейных мышей СВАхС57В16 (N=120: по 30 животных в каждой группе и 30 -контрольных), массой 18-20 г, которым в поилки на 45 дней наливали названные растворы.
Для гистологических исследований материал подвергли стандартной обработке. Серийные срезы семенников окрашивали гематоксилином Майера и эозином, а также перийодатом калия и реактивом Шиффа по Мак Манусу с докраской ядер гематоксилином Гарриса.
Результаты исследования
1. Формальдегид. Главным структурным преобразованием в семенниках лабораторных
животных при интоксикации формальдегидом через 3 месяца введения слабого водного раствора последнего явилось нарушение закономерных и необходимых отношений герминативных и эндокринных структур.
Деструкция гистионов извитых семенных канальцев (ИСК) и соответствующих кластеров интерстициальных эндокриноцитов обусловлена прежде всего обширным стромальным отеком (до 60% межуточной такни) и соответствующей ему атрофией клеточных элементов эндокринной паренхимы. При этом клетки Лей-дига резко уменьшены в объеме и фенотипически приобрели фибробластоподобные черты: ве-ретеновидность и отросчатость. Кроме того, ядра интерстициальных эндокриноцитов ги-перхромны, местами пикнотизированы, локализованы в клетках произвольным образом. Такая патологическая утрата морфологических признаков дифференцировки свидетельствует и о потере нативной функциональной активности, и соответственной интрагонадной блокаде стероидогенеза. Динамика развития атрофии и отека, безусловно, определила и топографическую дезинтеграцию кластеров эндокринной паренхимы: инлокалитетность перитубуляр-ных, перивазальных ассоциаций клеток Лейди-га и интерстициальных эндокриноцитов, топографически изолированных от сосудов микро-циркуляторного русла и ИСК.
Дегенеративные изменения эпителиоспер-матогенного пласта ИСК определены последовательными и различными по объему этапами деструктивной динамики. В частности, канальцы, в герминативном синцитии которых развивающиеся половые клетки собраны в ассоциации, соответствующие каким-либо стадиям цикла эпителиосперматогенного пласта, при данном уровне интоксикации отсутствуют полностью. Лишь 1-3% элементов герминативной паренхимы семенников с признаками утраты их половыми дифферонами необходимой динамики дифференцировки клеток в сперматогенезе. В данном случае заметна только десква-мация сперматогенных элементов в просвет канальца. До 10% канальцев имеют полностью дезорганизованный половой синцитий. Во-первых, здесь просвет ИСК заполнен детритом ли-зированных клеток. Во-вторых, эпителиоспер-матогенный пласт тотально разрыхлен, с мно-
гочисленными более или менее крупными лакунами в нем и смещением такового к люми-нарной зоне. Большинство канальцев герминативной паренхимы подвергнуты разностепенной гипоплазии эпителиосперматогенного пласта. Например, до 5% канальцев имеют только элементы фолликулярного эпителия с выраженной атрофией клеток Сертоли. ИСК с аплазией сперматогенного эпителия единичны. Кроме того, все канальцы на своем протяжении имеют кистоподобные расширения неправильной формы с диаметром, в 1,2-1,4 раза превосходящим таковой дефинитивных канальцев.
Следует отметить сохраненную целостность собственной оболочки ИСК при незначительной дезорганизации слоев гематотестику-лярного барьера, что обусловило инреактив-ность аутоиммунных механизмов элиминации половых клеток, имеющих антигенные свойства.
Канальцы сети семенника полностью запустевшие с аплазированной эпителиальной выстилкой и спавшейся оболочкой; диаметр тубул rete testis заметно уменьшен.
Кроме описанных выше патоинволютивных процессов в семенниках необходимо отметить и перестройки дистрофического характера. В частности, выявлен интратубулярный, интерстициальный и сосудистый гиалиноз. Топографически массы гиалинизированных структур принадлежат строме и ИСК, находящимся непосредственно под белочной оболочкой.
Начиная с 6 месяцев интоксикации констатирована полная утрата структуры гонадами самцов. Это выражено резорбцией структур семенников, основной объем которых заняла скопившаяся жидкость, оттеснившая оставшиеся дегенерирующие канальцы к периферии.
2. Хром и бензол. Для группы животных, получавшей с питьем бихромат калия, и для группы, получавшей бензол, показаны однонаправленные морфодинамические явления. Прежде всего обнаружено, что в гонадах самцов названных групп реактивно изменена эндокринная паренхима. Для клеток Лейдига характерен выраженный гетероморфизм. Причем кариометрический профиль интерстициальных эндокриноцитов таков, что стероидпродуцирующие элементы с различными объемами ядер дисперсно локализованы в межуточной ткани. Последнее обстоятельство не позволяет кластеризировать клетки Лей-
дига, топографически относимые к перитубуляр-ным и перивазальным ассоциациям. В частности, до 30% эндокринных элементов имеют диаметр ядер 3-4 мкм, которые при этом в высокой степени гиперхромны. Интерстициальные эндокриноци-ты, имеющие диаметр ядер более 5 мкм, составляют долю менее 7%. Оставшиеся клетки Лейдига со средними показателями кариометрических данных характеризуются весьма заметными множественными (3-5) глыбками гетерохроматина. Эндокринные элементы с диаметром ядер, отнесенных к последней категории, имеющие светлое ядро с диффузным хроматином, единичны.
Описанные выше особенности элементов эндокринной паренхимы семенников мышей, получавших с питьем либо хром, либо бензол, все же, очевидно, реализовали адекватный уровень сте-роидогенеза. Последнее можно утверждать на основе анализа герминативных структур гонад. Так, в извитых семенных канальцах наблюдается целостность цикла эпителиосперматогенного пласта. На поперечных срезах ИСК заметны все стадии динамики последнего, вплоть до этапа спер-миации. То есть в целом очевидны завершенность процессов дифференцировки клеток в сперматогенезе и необходимый, таким образом, градиент морфогенетических преобразований. Но для 1012% ИСК все же показана слабая степень дезорганизации герминативного синцития в виде радиальных его разрывов, при которых все концентрические слои сперматогенных клеток сохраняют связь с сустентоцитами.
Исследование гонад (резко уменьшенных в объеме) животных, получавших смесь бихромата калия и бензола, демонстрирует более значительную степень деструктивных преобразований в семенниках. Так, в просвете подавляющего большинства канальцев много детрита. При этом для почти 60% канальцев характерна дезорганизация сперматогенного эпителия. Среди таких канальцев в 10% случаев эпители-осперматогенный пласт отслоен от собственной оболочки ИСК. В целом 20% герминативных структур имеют только один слой половых клеток - сперматогоний с незначительным количеством лизированных элементов в просвете. Заметным является тот факт, что 7-12% ИСК имеют неправильную форму, малый диаметр и плотно примыкающие друг к другу крупные клетки, заполняющие весь просвет канальца.
Такие облитерированные структуры диффузно распределены в паренхиме семенников.
Но главным отличием от двух предыдущих групп следует считать наличие в 70-80% извитых семенных канальцев 1-3 гигантских клеток, имеющих диаметр ядра до 20 мкм или несколько ядер. Данные клетки либо ассоциированы с синцитием, либо свободно находятся в просвете канальцев. Появление таких клеток свидетельствует об атипичности сперматогенеза -выражения гонадотоксичного влияния ксенобиотика (Иванов Ю.В., 1989).
Несмотря на описанные деструктивные процессы в гонадах самцов «смешанной» группы, в отдельных канальцах можно наблюдать спермиацию. Доля таких ИСК по сравнению с другими группами снижена в 1,2-1,7 раза.
Интерстициальная ткань в рассматриваемой группе демонстрирует аналогичный характер морфодинамики элементов.
Заключение
Полученные результаты, во-первых, демонстрируют всю систему морфогенетических явлений, выражающих функциональное состояние половых желез в условиях воздействия сравниваемых веществ - угнетающих факторов техносферы; во-вторых, показывают морфодинамику герминативных и эндокринных структур в их взаимодействии; в-третьих, конкретизируют особенности преобразования структур семенников в связи с каким-либо отдельным воздействующим химическим фактором.
Таким образом, очевидно, что морфофункциональное состояние семенников животных, испытывающих воздействие формальдегида, соответствует развившейся интоксикации и определяет глубокие преобразования структур патологического характера. Прежде всего следует подчеркнуть деградацию систем, определяющих регенераторные потенции гонад: стволовых и камбиальных сперматогоний, а также сети семенника.
Признаки токсического воздействия наблюдались и у мышей, получавших смесь хрома и бензола. При этом морфодинамика структур их гонад демонстрировала значительно менее динамичный каскад деструктивных изменений и сохранение системной организации семенников. Важнейшей из них является элиминация перезревших сперматоцитов и сперма-
тид, то есть генетически неадекватных элементов, снижающих качество половых продуктов.
У животных же, получавшие с питьем только хром или только бензол, ведущим явлением морфодинамики половых желез пребывает ре-
активно измененная эндокринная паренхима, что свидетельствует об интрапаренхимной интенсивной кинетике клеток, то есть, очевидно, о дифференцировке, ре- и дедифференцировке, апоптозе и прочем.
Список использованной литературы:
1. Быков В. Л. Современные тенденции изменения активности сперматогенеза у человека // Морфология. - 1999. - Том 116. - №6. - С. 78-86.
2. Гончаров Н. П., Добрачева А. Д., Корякин М. В., Попова Г. М., Дружинин Ю. О., Дятчина И. Ф., Степанов В. Н. Атлас морфологических форм сперматозоидов. - М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2006. - 96 с.
3. Давыдова Ю. А., Мухачева С. В. Морфофункциональное состояние семенников рыжей полевки в градиенте химического загрязнения // Териофауна России и сопредельных территорий (VIII съезд Териологического общества). Материалы международного совещания. 31 января-2 февраля 2007 г., г. Москва. - М.: Товарищество научных изданий КМК, 2007. - С. 116.
4. Демина Л. Л. Морфология и экология мелких млекопитающих в зоне влияния Оренбургского газоперерабатывающего комплекса. Автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Оренбург, 2002. - 20 с.
5. Иванов Ю. В. Многоядерные половые клетки в сперматогенезе крыс в норме и после воздействия ксенобиотиков // Гигиена труда и профессиональные заболевания. - 1989. - №3. - С. 54-55.
6. Иванов Ю. В. Цитологические критерии состояния сперматогенеза в токсиколого-гигиенических исследованиях // Гигиена и санитария. - 1986. - №4. - С. 52-54.
7. Мамина В. П., Шейко Л. Д. Влияние ионизирующего излучения и ксенобиотиков на сперматогенный эпителий лабораторных животных // Гигиена и санитария. - 2004. - №6. - С. 24-27.
8. Никитин А. И. Вредные факторы среды и репродуктивная система человека. - СПб.: «Элби-СПб», 2005. - 216 с.
9. Шевлюк Н. Н., Боков Д. А., Блинова Е. В., Демина Л. Л. Эндокринные и герминативные структуры семенников грызунов в условиях воздействия допороговых концентраций химических ксенобиотиков // Морфология. - 2007. - Том 131. -№3. - С. 101.
