CC BY
15
А. Е. Медведев. - Текст: непосредственный // Биомедицинская химия. - 2011. - Т. 57, вып. 3. - С. 246-281.
2. Зиматкин, С. М. Мозжечок крысы: строение, функции, онтогенез / С. М. Зиматкин, О. А. Карнюшко. - Гродно : ГрГМУ, 2019. - 132 с. -Текст : непосредственный.
3. Chrysostomou, A. Investigating complex I deficiency in Purkinje cells and synapses in patients with mitochondrial disease / A. Chrysostomou [et al.]. - Text: immediate //Neuropathology and applied neurobiology. - 2016. - Vol. 42, № 5. - Р. 477-492. doi:10.1111/ nan.12282
4. Devine, M. J. Mitochondria at the neuronalpresynapse in health and disease /M. J. Devine, J. T. Kittler. - Text: immediate // Nat. Rev. Neurosci. - 2018. - Vol. 19, № 2. - Р. 63-80. doi: 10.1038/nrn.2017.170
5. Friedman, J. R. Mitochondrial form and function / J. R. Friedman, J. Nunnari. - Text: immediate // Nature. - 2014. - Vol. 505, № 7483. - Р. 335-343. doi:10.1038/nature12985
6. Hajos, F. Electron histochemical observation of succinic dehydrogenase activity in various parts of neurons / F. Hajos, S. Kerpel-Fronius. - Text: immediate // Experimental Brain Research. - 1969. - Vol. 8, Is 1. -P. 66-78.
7 Jonckheere, A. I. Mitochondrial ATP synthase: architecture, function and pathology/ A. I. Jonckheere, J. A. Smeitink, R. J. Rodenburg. - Text: immediate // J. Inherit. Metab. Dis. - 2011. - Vol. 35, № 2. - P. 211-225.
8. Khacho, M. Mitochondrial dynamics in the regulation of neurogenesis: From development to the adult brain / M. Khacho, R. S. Slack. - Text: immediate// Dev. Dyn. -2018. - Vol. 247, № 1. - P. 47-53. doi:10.1002/dvdy.24538
9. Lin, M. Y. Regulation of mitochondrial transport in neurons /M. Y. Lin, Z. H. Sheng. - Text: immediate //Exp. Cell Res. - 2015. - Vol. 334, № 1. - P. 35-44.
10. Son, G. Roles of mitochondria in neuronal development / G. Son, J. Han. - Text: immediate // BMB Rep. - 2018. - Vol. 51, № 11. - P. 549-556. doi:10.5483/ BMBRep.2018.51.11.226
11. Srividhya, R. Mitochondrial alterations in aging rat brain: effective role of (-)-epigallo cate-chin gallate / R. Srividhya [et al.]. - Text: immediate // Int. J. Dev. Neurosci. - 2009. - Vol. 27, № 3. - P. 223231. doi: 10.1016/j.ijdevneu.2009.01.003.
12. Xavier, J. M. Mitochondria: Major Regulators of Neural Development / J. M. Xavier, C. M. Rodrigues, S. Sola. - Text : immediate // Neuroscientist. - 2016. - Vol. 22, № 4. - P. 346-358. doi:10.1177/1073858415585472
УДК 591.463.2:[577.114/. 115:579.842.11]:599.323.4
Е. А. ПОПЛАВСКАЯ, Д. Ю. ПОПЛАВСКИЙ, В. В. ДАНИЛЮК, Е. Н. ХИЛЬМАНОВИЧ
СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СЕМЕННИКОВ КРЫС В ОТДАЛЕННОМ ПЕРИОДЕ ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛИПОПОЛИСАХАРИДА E. COLI
Гродненский государственный медицинский университет, Гродно, Республика Беларусь
E. A. POPLAVSKAJA, D. JU. POPLAVSKIJ, V. V. DANILYUK, E. N. HILMANOVICH
STRUCTURAL FEATURES OF RATS TESTIS IN THE DISTANT PERIOD AFTER THE EXPOSURE OF LIPOPOLYSACCHARIDE ESCHERICHIA COLI
Grodno State Medical University, Grodno, Republic of Belarus
РЕЗЮМЕ
За последнее время нарушение репродуктивной функции у мужчин приобрело особую медицинскую и социальную значимость. Демографические показатели во многих странах мира свидетельствуют об увеличении числа мужчин с нарушенной
фертильностью, составляющей в среднем 30-50 % от всех причин бесплодия браков. Причины этого состояния и структура до сих пор излагаются нечетко и противоречиво, несмотря на уже изученный внушительный перечень факторов, нарушающих сперматогенез.
Целью работы явилось изучение влияния бактериального ЛПСЕ. coli, введенного самцам крыс, на структуру семенников в отдаленном периоде после воздействия.
Методика. Эксперимент проведен на 12 половозрелых самцах белых крыс. Самцам опытной группы вводили ЛПС Е. соН в дозе 50 мкг/кг массы внутрибрюшинно, однократно. Самцам контрольной группы - физиологический раствор в эквиобъемном количестве. Забор материала осуществляли на 50-е сутки после воздействия.
Результаты. Анализ гистологических препаратов показал, что введение бактериального ЛПС Е. coli самцам крыс на 40-е сутки после воздействия приводит к увеличению количества деструктивных семенных канальцев, появлению отека межканаль-цевой стромы, снижению в ней числа интерстици-альных эндокриноцитов и уменьшению размеров их ядер, а также к изменению количества и морфологии клеток эпителио-сперматогенного слоя извитых семенных канальцев семенников.
Заключение. Введение бактериального ЛПС Е. coli самцам крыс в отдаленные сроки после воздействия вызывает развитие разнообразных структурных изменений в семенниках животных, что может привести к нарушению процессов сперматогенеза и, в конечном итоге, функции органа в целом.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: СЕМЕННИК, БАКТЕРИАЛЬНЫЙ ЛИПОПОЛИСАХАРИД, СПЕРМАТОГЕНЕЗ.
ABSTRACT
Recently, a violation of reproductive function in men has acquired special medical and social significance. Demographic indicators in many countries around the world indicate an increase in the number of men with impaired fertility, which averages 30-50 % of all causes of infertility in marriages. The reasons for this state and structure are still unclear and contradictory, despite the already studied impressive list of factors that violate spermatogenesis.
Objective. Study of the influence of the bacterial lipopolysaccharide E. coli, administered to male rats, on the structure of the testis in the distant period after exposure.
Methods. Male rats were injected LPS E. coli at a dose of 50 fig / kg of mass intraperitoneally, once. Males of the control group were injected physiological solution. Material was taken for the 50th day after exposure.
Results. An analysis of histological preparations showed that the introduction of bacterial LPS of E. coli to male rats on the 40th day after exposure leads to an increase in the number of destructive seminiferous tubules, swelling of the interstitial stroma, a decrease in the number of interstitial endocrinocytes and a decrease in the size of their nuclei, as well as a change in the number and morphology of cells of the epithelio-spermatogenic layer of convoluted seminiferous tubules of the testes.
Conclusion. The introduction of bacterial LPS of E. coli to male rats at a distant period after exposure causes the development of various structural changes in the testes of animals, which can lead to disruption of spermatogenesis and, ultimately, the function of the organ as a whole.
KEY WORDS: TESTIS, BACTERIAL LIPOPOLYSACCHARIDE, SPERMATOGENESIS.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время проблемы здоровья населения страны, рождаемости и перспективы демографии являются ключевыми во всем мире. Неблагоприятные демографические показатели с устойчивым отрицательным коэффициентом естественного прироста населения в последние десятилетия заставляют специалистов различного профиля (генетиков, морфологов, иммунологов, эндокринологов, гинекологов, урологов) обратиться к анализу факторов, влияющих на рождаемость, среди которых важное место занимает бесплодие. Согласно статистическим данным, частота бесплодных браков во многих странах мира колеблется от 8 до 30 %: в Европе бесплодием страдает около 10 % супружеских пар, в России варьирует от 8,2 до 19,6 %, доля бесплодных браков в Республике Беларусь составляет около 14 %. При этом мужской фактор в таких браках выявляется более чем в 1/2 случаев [5, 10].
В последние годы отмечено значительное ухудшение состояния основных показателей репродуктивной функции мужчин. Увеличилось число
андрологических заболеваний, морфологических нарушений мужской репродуктивной системы, практически вдвое снизилась продукция сперматозоидов у мужчин репродуктивного возраста. Причины, вероятно, скрываются за целым комплексом стрессогенных факторов: бесконтрольное и неадекватное применение лекарственных средств, метаболические нарушения, влияние промышленных поллютантов, а также рост числа аддиктивных нарушений (алкоголизм, курение и наркомания), при этом до сих пор излагаются нечетко и противоречиво, несмотря на уже изученный внушительный перечень, нарушающих сперматогенез. Нередки ситуации, когда идентифицировать конкретный специфический этиологический фактор нарушения фертильности не удается. Причина изменений параметров эякулята с изменением количества, подвижности и морфологии сперматозоидов в большинстве случаев остается неизвестной ввиду полиэтиологической природы заболевания и многофакторности патогенетических механизмов его развития. Актуальность изучения специфичности действия различных неблагоприятных факторов на сперматогенез продиктована и тем, что до сих пор нет четких разграничений между степенью угнетения сперматогенеза под влиянием какого-либо фактора. Более того, нет единой модели угнетения мужской репродуктивной функции, объясняющей включение различных составляющих репродуктивного аппарата в зависимости от направленности и степени действия неблагоприятного фактора [6]. Несмотря на многочисленные научные исследования последних лет, которые позволили нам погрузиться в проблему настолько глубоко, что мы стали говорить о качестве ДНК сперматозоидов, различных эпигенетических механизмах регуляции сперматогенеза, а также о других возможных факторах, которые могут оказывать влияние на данный процесс, мы все еще далеки от понимания истинных причин мужского бесплодия в каждом конкретном случае [2, 9].
Сперматогенез - один из наиболее динамичных процессов в организме, что делает его крайне чувствительным к действию повреждающих агентов, включая и липополисахариды грамотрицательных
микроорганизмов [8]. Бактериальные липополисахариды (ЛПС) - постоянный структурный компонент клеточных мембран грамотрицательных бактерий, интерес к которым обусловлен не только их уникальной структурой и весьма широким разнообразием вызываемых эффектов, но и тем, что организм человека постоянно контактирует с достаточно большим количеством этого токсина, обеспечивая поддержание гомеостаза, адаптацию организма к стрессовым воздействиям, способствуя предотвращению проникновения потенциально патогенной флоры в кровоток, стимулируя иммунитет и неспецифическую резистентность организма, при этом обладая выраженным токсическим эффектом [3, 7].
В связи с вышеизложенным представляет несомненный интерес исследование влияния бактериальных липополисахаридов грамотрицательных микроорганизмов на структуру семенников. Известно о негативном влиянии ЛПС на структуру семенников в ранние сроки после воздействия [8]. Поэтому целью нашей работы явилось изучение влияния бактериального ли-пополисахарида Escherichia coli (Е. mli), введенного самцам крыс, на структуру семенников крыс в отдаленном периоде после воздействия.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Объектом исследования являлись половозрелые самцы беспородных белых крыс. Агентом воздействия - липополисахарид Escherichia coli (Е. ^li) производства фирмы «Sigma», США.
Эксперимент проведен с учетом «Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных» [4]. Все этапы исследования проводились с разрешения комиссии по биомедицинской этике учреждения образования «Гродненский государственный медицинский университет». В эксперименте было использовано 12 самцов беспородных белых крыс массой 230 ± 30 граммов. Из самцов были сформированы одна опытная и одна контрольная группы. Самцам опытной группы вводили ЛПС Е. rnli в дозе 50 мкг/кг массы внутрибрюшинно однократно. Самцам контрольной группы вводили физиологический раствор в эквиобъемном количестве. Самцов экспериментальных групп на 40-е
сутки после воздействия ЛПС Е. rnli усыпляли парами эфира с последующей декапитацией. Животных вскрывали и выделяли семенники. Одну часть семенников фиксировали в жидкости Карнуа, готовили парафиновые срезы толщиной 5 мкм и окрашивали гематоксилином и эозином. На окрашенных гистологических препаратах определяли количество деструктивных семенных канальцев на срезе, диаметр перитубуляр-ных гемокапилляров в межканальцевой строме, подсчитывали количество интерстициальных клеток в поле зрения и определяли площадь их ядер, количество сустентоцитов на срезе канальца и определяли площадь их ядер, подсчитывали количество сперматогоний и сперматоцитов на срезе канальца. Изучение гистологических препаратов, их морфометрию и микрофотографирование проводили с помощью микроскопа Axioscop 2 plus (Carl Zeiss, Германия), цифровой видеокамеры Leica DFC320, Германия и программы анализа изображений ImageWarp (Bitflow, США).
Для предотвращения систематической ошибки измерений образцы семенников от сравниваемых контрольных и опытных животных обрабатывали параллельно в одинаковых условиях. Погрешность измерений составила менее 5 %. В результате морфометрических исследований получены количественные непрерывные данные. Их обрабатывали с помощью лицензионной компьютерной программы Statistica 6.0 для Windows (StatSoft, Inc., США, серийный номер 31415926535897)
с применением описательной статистики. Для каждого показателя определяли значение медианы (Me) и интерквартильного диапазона (IQR). Сравнение групп по одному признаку проводили с помощью критерия Манна - Уитни для независимых выборок (Mann - Whitney U-test). Различия между группами считали статистически значимыми, если вероятность ошибочной оценки не превышала 5 % (p < 0,05) [1].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Экспериментально установлено, что у самцов, получавших ЛПС E. coli, относительное количество канальцев с деструктивными изменениями было статистически достоверно увеличено в 3 раза (p < 0,05), по сравнению с контрольными показателями (рис. 1, табл.).
В семенниках опытных животных при введении ЛПС E. coli наблюдалась отечность меж-канальцевой стромы и уменьшение количества интерстициальных эндокриноцитов по сравнению с аналогичным показателем в контрольной группе. Их количество на 40-е сутки после воздействия у крыс опытной группы статистически достоверно снижено на 36,43 % (p < 0,05) (табл.). Эндокриноциты опытной группы отличались полиморфизмом, располагались преимущественно группами, имели отростчатую или овальную форму. Причем для многих клеток было характерно снижение оксифильных свойств, сопровождаемое иногда микровакуолизацией их цитоплазмы. Как показали данные морфометрии, ядра клеток
Рисунок 1 - Деструктивные семенные канальцы у контрольных крыс (А) и у крыс на 40-е сутки после однократного внутрибрюшинного введения ЛПС E. coli (Б). Увеличение количества деструктивных канальцев в опытной группе. Цифровая микрофотография. Окраска: гематоксилином и эозином. Ув.: об. 10
Таблица - Структура семенников у самцов крыс в контрольной группе и на 40-е сутки после воздействия ЛПС Е. свН (Ме Q2))
Показатели Контроль Опыт
Количество деструктивных семенных канальцев 8,20 (3,99; 10,55) 24,29* (18,29; 27,22)
Диаметр перитубулярных гемокапилляров, мкм 12,02 (11,49; 12,07) 14,91* (14,31; 15,17)
Количество интерстициальных эндокриноцитов 8,20 (7,88; 8,66) 6,01* (5,88; 7,27)
Площадь ядер интерстициальных эндокриноцитов, мкм2 23,97 (23,91; 24,17) 20,32* (18,84; 22,56)
Количество сустентоцитов 21,87 (21,87; 22,98) 14,28* (13,57; 14,68)
Площадь ядер сустентоцитов, мкм2 46,89 (43,49; 50,51) 40,25 (34,24; 44,04)
Количество сперматогоний 52,60 (52,30; 53,80) 47,25 (42,00; 48,40)
Количество сперматоцитов 41,34 (39,98; 41,87) 32,28* (23,57; 32,30)
Примечание - * - p < 0,05 при сравнении опытной группы с контрольной.
уменьшены в размере на 15,22 % (р < 0,05) по сравнению с таковым в контроле (табл.).
Перитубулярные гемокапилляры в семенниках животных опытной группы были расширены. В некоторых наблюдался гемостаз и лейкоцитарная инфильтрация. Установлено, что их диаметр статистически достоверно увеличивался на 27,21 % (р < 0,05) по сравнению с таковым в контроле (табл.).
В сустентоцитах на светооптическом уровне в опытной группе наблюдались выраженные морфологические изменения, заключающиеся в вакуолизации их цитоплазмы, а в отдельных участках канальца регистрировалась гибель клеток (рис. 2). По результатам морфометрии установлено снижение количества исследуемых клеток в извитых семенных канальцах семенников
... - > I \> А. ' /
V« ж**
_'¿ЛГ.А_-г- ^
на 34,70 % (p < 0,05) и уменьшение площади их ядер на 14,16 % (табл., рис. 2).
Количественный анализ сперматогоний на срезе канальца показал, что у самцов, получавших ЛПС E. coli, в исследуемый срок после воздействия происходило снижение среднего количества сперматогоний на 10,17 % по сравнению со средним количеством сперматогоний у контрольных животных (табл.). При анализе количества спер-матоцитов на срезе канальца установлено снижение среднего их количества на 21,91 % (p < 0,05) по сравнению с таковым у контрольных животных (табл.).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ Введение бактериального липополисахари-да Е. coli самцам крыс в дозе 50 мкг/кг массы
у т., tjfäV 1ЖШ
fr ч \
л.
Рисунок 2 - Сустентоциты семенников крыс в контрольной группе (А) и у крыс на 40-е сутки после воздействия ЛПС E. coli (Б). Вакуолизация цитоплазмы клеток в опытной группе. Цифровая микрофотография. Окраска: гематоксилином и эозином. Ув.: об. 100
внутрибрюшинно, однократно, в отдаленные сроки после воздействия (40-е сутки) вызывает развитие разнообразных структурных изменений в семенниках животных, которые выражаются в увеличении канальцев с деструктивными изменениями, появлении отека межканальцевой стромы, снижении в ней числа интерстициаль-ных эндокриноцитов и уменьшении размеров их ядер, а также приводит к изменению количества и морфологии клеток эпителио-сперматогенного слоя извитых семенных канальцев семенников -сустентоцитов, сперматогоний и сперматоцитов, что несомненно приведет к нарушению процессов сперматогенеза и, в конечном итоге, функции органа в целом.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Батин, Н. В. Компьютерный статистический анализ данных : учебно-методическое пособие / И. В. Батин. - Минск : Институт подготовки научных кадров Национальной академии наук Беларуси - 2008. - 235 с. - ISBN 978-985-6820-13-8. -Текст: непосредственный.
2. Безруков, Е. А. Влияние факторов окружающей среды и образа жизни на репродуктивный потенциал мужчины /Е. А. Безруков, А. В. Проскура. - Текст: непосредственный // Проблемы репродукции. -2016. - № 5. - С. 133-140.
3. Бондаренко, В. М. Молекулярные аспекты повреждающего действия бактериальных липопо-лисахаридов / В. М. Бондаренко, Е. В. Рябиченко, Л. Г. Веткова. - Текст : непосредственный // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. - 2004. - № 3. - С. 98-105.
4. Каркищенко, Н. Н. Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских исследованиях / Н. Н. Каркищенко, С. В. Грачева. - Москва: Профиль-2С, 2010. - 241 с. -ISBN978-5-903950-10-2. - Текст: непосредственный.
5. Колесникова, Л. И. Причины и факторы риска мужской инфертильности / Л. И. Колесникова, С. И. Колесников, Н. А. Курашова, Т. А. Баирова. -Текст : непосредственный // Вестник РАМН. -2015. - № 5. - С. 579-584.
6. Логинов, П. В. Репродуктивная функция мужчин, подверженных воздействию неблагоприятных
факторов / П. В. Логинов. - Текст: непосредственный // Фундаментальные исследования. - 2015. -№ 2-27. - С. 6043-6049.
7. Никитин, А. И. Факторы среды и репродуктивная система человека / А. И. Никитин. - Текст: непосредственный // Морфология. -1998. - № 6. - С. 7-16.
8. Поплавская, Е. А. Сравнительная характеристика структуры семенников крыс в ранние сроки после воздействия бактериальных липополиса-харидов E. coli и S. marcescens / Е. А. Поплавская, Д. Ю. Поплавский, Е. Н. Хильманович. - Текст : непосредственный // Новости медико-биологических наук. - 2019. - Т. 19. - № 1. - С. 46-50.
9. Benchaib, M. Sperm DNA fragmentation decreases the pregnancy rate in an assisted reproductive technique / M. Benchaib, V. Braun, J. Lornage [et al.]. - Text: immediate // Human Reproduction. - 2003. - Vol. 18, № 5. - P. 1023-1028.
10. https://sputnik.by/health/20190306/1040433834/V-Be-larusi-rastet-chislo-besplodnykh-par.html
