CC BY
17
Воропаева Елена Александровна, кандидат биологических наук, заведующая лабораторией ФБУН «Московский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского» Роспотребнадзора, Россия, 125212, Москва, ул. Адмирала Макарова, 10, тел. (495) 708-02-62, e-mail: [email protected]
Алешкин Андрей Владимирович, кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории готовых лекарственных форм ФБУН «Московский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского» Роспотребнадзора, Россия, 125212, Москва, ул. Адмирала Макарова, 10, тел. (495) 708-02-62, e-mail: [email protected]
Рубальский Евгений Олегович, клинический ординатор кафедры дерматовенерологии ГОУ ВПО «Астраханская государственная медицинская академия» Минздравсоцразвития России, Россия, 414000, Астрахань, ул. Бакинская, 121, тел. (8512) 38-50-66, e-mail: [email protected]
УДК 616.681-003.219 © П.В. Логинов, А.А. Николаев, 2011
П.В. Логинов, А.А. Николаев
ВЛИЯНИЕ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕГО ГАЗА АСТРАХАНСКОГО ГАЗОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ НА БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ СЕМЕННИКОВ БЕЛЫХ КРЫС
ГОУ ВПО «Астраханская государственная медицинская академия» Минздравсоцразвития России
Установлено, что Астраханский природный газ вызывает усиление процессов радикального окисления в ткани семенников белых крыс. Уровень тестостерона и лютеинизирующего гормона заметно снижается. Нарушение функционального состояния семенников в условиях эксперимента связано с усилением процессов радикалообразования в самой ткани, а также с угнетающим воздействием гипоталамо-гипофизарного комплекса на эндокриноциты семенников.
Ключевые слова: перекисное окисление липидов, малоновый диальдегид, тестостерон, лютеинизирующий гормон.
P.V. Loginov, A.A. Nikolayev
THE EFFECTS OF THE ASTRAKHAN NATURAL GAS CONTAINING HYDROGEN SULPHIDE ON BIOCHEMICAL INDEXES OF FUNCTIONAL CONDITION OF TESTES IN WHITE RATS
It has been studied that the Astrakhan natural gas provokes intensification of lipid peroxidation in testicular tissue of white rats. Testosterone level and luteinizing hormone level have been found to decrease greatly. Functional condition disorder of testes under experimental conditions is connected with intensification of radical formation processes in the tissue itself as well as with the depressive influence of hypothalamic-pituitary complex on testes endocrinocytes.
Key words: lipid peroxidation, malonic dialdehyde, testosterone, luteinizing hormone.
Природный газ Астраханского газоконденсатного месторождения (АГКМ) представляет собой чрезвычайно сложную химическую систему, уникальность которой обусловлена высоким содержанием серы и, в особенности, сероводорода [2]. Высокая токсичность сероводорода делает Астраханский природный газ чрезвычайно агрессивным агентом, вызывающим развитие окислительного стресса. Последнее обстоятельство является причиной возникновения функциональных нарушений многих систем организма [5, 12, 16]. В последнее время все больше внимания уделяется исследованию влияния сероводородсодержащего газа Астраханского газоконденсатного месторождения на репродуктивную систему мужчин [10, 17], поскольку большая часть рабочего контингента на Астраханском газоконденсатном комплексе - мужчины, что определяет значимость исследований именно мужской репродуктивной системы. В настоящее время в исследованиях репродуктивной системы заметное предпочтение отдается сперматогенной, а не инкреторной функции, что, в свою очередь, определяет значимость изучения воздействия природных экотоксикантов на эндокринный аппарат мужских гонад. Вместе с тем известно, что экскреторная функция самым тесным образом связана с инкреторной. Уровень биоактивного тестостерона определяет не только физическую силу, половую мотивацию и активность самца, но и его фертильность [19, 22, 24, 25].
О механизме действия H2S на живой организм стали серьезно говорить уже в 30-е годы [9]. При попадании H2S в клетку происходят не только обычные реакции соединения и обмена, приводящие к образованию интермедиатов, не совместимых с жизнью, но и реакции окислительно-восстановительного типа, сопряженные с радикалообразованием за счет генерации активизированных кислородных метаболитов (O2-, HO2\ HO^), участвующих в запуске процессов липопероксидации.
Клинические и экспериментальные данные свидетельствуют об ослаблении половой функции и снижении плодовитости при стрессе [1, 4, 7, 10, 18]. Особую разновидность стресса в последнее время составляет так
называемый химический стресс, имеющий место в условиях воздействия на организм химических агентов. В литературе последних десятилетий отмечается, что именно стресс-агенты химической природы способны вызвать угнетение репродуктивной функции мужчин [6, 21, 23]. Сероводородсодержащий газ (СВСГ) АГКМ относится к группе экзогенных химических патогенных факторов, вызывающих развитие окислительного стресса.
В настоящей работе мы ставим цель рассмотрения эффектов стресс-воздействия СВСГ АГКМ на биохимические показатели репродуктивной системы самцов белых крыс.
Материалы и методы. Исследованию подвергались самцы белых крыс массой 200±10,0 г, которых подвергали однократному 4-часовому воздействию сероводородсодержащим газом в концентрации 200 мг/м3 по сероводороду. Для достижения обозначенной выше цели были использованы физиологические и биохимические методы. После декапитации животных в гомогенатах семенников определяли уровень малонового диальдегида (МДА) и кинетические показатели перекисного окисления липидов (ПОЛ) [8, 14,]. Кроме того, измеряли окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) тканей семенников и медиобазального гипоталамуса, а также определяли относительные массы гипофиза и семенников. Развитие окислительного стресса в крови оценивали путем измерения перекисной резистентности эритроцитов [11]. Для оценки стресс-реакции проводили эозинопеническую пробу [13], а также измеряли относительную массу надпочечников. Уровень тестостерона и лютеинизирующего гормона (ЛГ) в плазме крови определяли иммуноферментным методом.
Результаты исследования и их обсуждение. Воздействие сероводородсодержащего газа (СВСГ) вызывает развитие стресс-реакции, о чем свидетельствует повышение относительной массы надпочечников (р<0,01) и снижение общего числа эозинофильных гранулоцитов в крови (р<0,001) (табл. 1).
Таблица 1
Изменение количества эозинофильных гранулоцитов и массы надпочечников после воздействия сероводородсодержащим газом
Группы животных п Количество эозинофильных гранулоцитов в 1 мм3 крови Относительная масса надпочечников, мг/г
Контроль 8 490,00±20,30 0,10±0,004
Сероводородсодержащий газ 8 331,68±15,71 0,13±0,006
Р р<0,001 р<0,01
Следствием развития стресс-реакции является усиление процессов свободнорадикального окисления (СРО) в крови, и связанных с ними липолитических процессов, что проявляется в усилении перекисного гемолиза эритроцитов (рис. 1).
0 контроль ^ воздействие сероводородсодержащим газом
Рис. 1. Изменение уровня перекисного гемолиза эритроцитов под действием сероводородсодержащего газа АГКМ. *** р<0,001 - в сравнении с контролем
Под действием СВСГ АГКМ отмечено усиление процессов СРО в ткани семенников, которая, как известно, очень богата основным субстратом радикального окисления - липидами [3]. Как следствие усиления процессов липопероксидации наблюдалось накопление в инкубационной среде исходного уровня МДА и возрастание кинетических показателей ПОЛ - спонтанного (спПОЛ) и аскорбатзависимого (асПОЛ) (рис. 2).
4л
3,5-
3-
2,5-
2-1
1,5-
1-
0,5-
0-1
І
ША л-ч-ч-ч>
^ЙУИМММИ
1 |Г У
I контроль ЕЭ воздействие сероводородсодержащим газом
а
120
100
80
60
40
20
0
спПОЛ асПОЛ
1 контроль 13 воздействие сероводородсодержащим газом
)
Рис. 2. Изменение исходного уровня МДА (а) и кинетических показателей ПОЛ (б) в ткани семенников белых крыс под влиянием сероводородсодержащего газа АГКМ * р<0,05; ** р<0,01 - в сравнении с контролем
Об усилении радикальных окислительных процессов в ткани семенников под действием СВСГ свидетельствует также повышение окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) ткани на 14,3% (р<0,05).
Относительная масса семенников под влиянием СВСГ АГКМ достоверно не изменилась, хотя имела тенденцию к увеличению, что может косвенно указывать на развитие отечных явлений в ткани.
Сероводородная интоксикация вызвала снижение уровня тестостерона на 85% в сравнении с контролем (р<0,001), а уровень лютеинизирующего гормона ЛГ упал в 4 раза (р<0,001) (рис. 3, 4).
Интересно заметить, снижение уровня тестостерона в плазме крови соотносилось с падением уровня ЛГ в соответствии с коэффициентом положительной корреляции 1=+0,842 и достоверностью 99,9%.
Рис. 3. Изменение уровня тестостерона в плазме крови самцов белых крыс под действием
сероводородсодержащего газа АГКМ *** р<0,001 - в сравнении с контролем
Вместе с тем, относительная масса гипофиза достоверно не изменилась. В то же самое время, исходный уровень МДА в гомогенате гипофизарной ткани достоверно не отличался от такового контрольной группы. Полученные результаты свидетельствуют о наличии надежной антиоксидантной системы в гипофизарной ткани. Последнее обстоятельство согласуется с данными Дью М.И. с соавторами (1958) [20] о повышенном содержании в гипофизарной ткани такого мощного антиоксиданта, как токоферол.
Рис. 4. Изменение уровня лютеинизирующего гормона ЛГ в плазме крови самцов белых крыс под действием
сероводородсодержащего газа АГКМ *** р<0,001 - в сравнении с контролем
Падение уровня ЛГ и тестостерона может быть связано с угнетением функционального состояния гипо-таламических центров, участвующих в регуляции репродуктивных процессов. Вместе с тем, угнетение функционального состояния семенников под действием СВСГ может быть связано с усилением процессов липопе-роксидации в самой ткани в условиях развития оксидативного стресса.
Говоря о регуляторном влиянии со стороны гипоталамо-гипофизарного комплекса, следует сказать об угнетении функциональной активности гипоталамической ткани в целом в связи с усилением процессов липо-пероксидации в указанной ткани в условиях сероводородной интоксикации. Под действием СВСГ АГКМ наблюдалось повышение окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) гипоталамической ткани на 18,3% (Б<0,05), что говорит о нарастании уровня СРО в указанной ткани и свидетельствует об угнетении функционального состояния гипоталамуса в целом (рис. 5).
0,085 (
0,075-
0,07- ^
12 контроль □ воздействие сероводородсодержащим газом
Рис. 5. Изменение окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) гипоталамической ткани под действием сероводородсодержащего газа АГКМ
Выводы.
1. Снижение инкреторной и связанной с ней экскреторной функции семенников под действием СВСГ АГКМ является, очевидно, следствием угнетения функциональной активности гипоталамо-гипофизарного комплекса, что согласуется с исследованиями Б.В. Алешина и Л.А. Бондаренко (1982) [1], которые связывают угнетение тестикулярного андрогенопоэза в условиях стресса с усиленной выработкой пролактина и блокадой выброса ЛГ аденогипофизом в кровяное русло. Вместе с тем, не исключено прямое воздействие токсических эффектов сероводородсодержащего газа на тестикулярную ткань, о чем свидетельствует усиление процессов СРО в ткани семенников в условиях развития окислительного стресса.
2. Снижение секреции ЛГ в кровяное русло, в свою очередь, обусловлено пониженной секрецией лю-либерина в область срединного возвышения, что может быть связано, с одной стороны, с усилением процессов СРО в гипоталамической ткани, а с другой - с повышенным биосинтезом серотонина, вырабатываемого в условиях стресса и оказывающего тормозящий эффект на сам выброс люлиберина.
Принимая во внимание концепцию стресса К.В. Судакова (1997) [15], а также тот факт, что нейросекреторные клетки, в частности, супрахиазматического и аркуатного ядер гипоталамуса участвуют в регуляции репродуктивных процессов, можно прийти к выводу, что угнетение функционального состояния семенников в условиях развития оксидативного стресса обусловлено нарушением функционального состояния гипоталамуса, хотя нельзя отрицать и прямое воздействие токсических эффектов сероводородсодержащего газа на тестикулярные эндокриноциты и сперматогенные клетки.
1. Алешин Б.В., Бондаренко Л. А. К механизму нарушения андрогенопоэза при стрессе // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 1982. - Т. 94, № 7. - С. 98-100.
2. Асфандияров Р.И., Бучин В.Н., Лазько А.Е. [и др.]. Острые отравления серосодержащими газами. -Астрахань, 1995. - 156 с.
3. Бобырев В.Н., Почерняева В.Ф., Стародубцев С.Г. [и др.]. Специфичность систем антиоксидантной защиты органов и тканей - основа дифференцированной фармакотерапии антиоксидантами // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 1994. - Т. 57, № 1. - С. 47-54.
4. Булыгина В.В., Амстиславская Т.Г., Маслова Л.Н. [и др.]. Влияние хронического стресса в препубер-татном периоде на проявление половой активации у взрослых самцов крыс // Российский физиологический журнал им. И.М.Сеченова. - 2001. - Т. 87, № 7. - С. 945-952.
5. Бучин В.Н., Слобин П.И., Петрова Г.И. [и др.]. Некоторые результаты анализа зависимости заболеваемости от вредных и опасных факторов производственной среды // Медико-социальные и клиникосоциальные вопросы общественного здоровья и здравоохранения // Труды Астраханской государственной медицинской академии. - Астрахань: АГМА, 2007. - Том 36 (ЬХ). - С. 53-56.
6. Гончаров Н.П., Кация Г.В., Нижник А.Н. [и др.]. Репродуктивная функция у подростков и мужчин, проживающих в загрязненном диоксинами районе Самарской области // Проблемы эндокринологии. - 2004. - Т. 50, № 1. - С. 26-29.
7. Иванов П.А., Пономарев А.В. Оценка состояния репродуктивной функции мужчин Астраханской области // Материалы международной конференции «Структурные преобразования органов и тканей на этапах онтогенеза в норме и при воздействии антропогенных факторов». - Астрахань, 2000. -
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
С. 70.
8. Куликова А.И., Тугушева Ф.А., Зубина И.М. [и др.]. Методические аспекты оценки потенциальной способности липидов к перокислению по уровню ТБК-активных продуктов сыворотки крови при стимуляции ионами железа // Клиническая лабораторная диагностика. - 2008. - № 5. - С. 8-11.
9. Мишенин И. Д. К механизму действия сероводорода (Сообщение I. Динамика газов крови при острой интоксикации H2S) // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 1938. - Т. 5, вып. 5-6. - С. 532-534.
10. Николаев А.А., Луцкий Д.Л. Влияние экологических факторов на репродуктивную функцию мужчин // Материалы VIII международной конференции «Эколого-физиологические проблемы адаптации». -Москва, 1998. - С. 79.
11. Покровский А. А., Абразцов А. А. К вопросу о перекисной резистентности эритроцитов // Вопросы питания. - 1964. - С. 44.
12. Резаев А.А., Балашов В.И., Бочановский В.А. Лабораторные показатели крови у рабочих АГК // Материалы международной конференции «Структурные преобразования органов и тканей на этапах онтогенеза в норме и при воздействии антропогенных факторов». - Астрахань, 2000. - С. 132-133.
13. Ронин В. С., Старобинец Г. М. Руководство к практическим занятиям по методам клинических лабораторных исследований. - М., 1989. - 320 с.
14. Стальная И. Д., Гаришвили Т.Т. Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобарби-туровой кислоты // Современные методы в биохимии. - М.: Медицина, 1977. - С. 66-68.
15. Судаков К. В. Новые акценты классической концепции стресса // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 1997. - Т. 123, № 2. - С. 124-130.
16. Тризно Н. Н. Эколого-физиологические механизмы токсического отека легких при ингаляции сероводородсодержащего газа: дис. ... докт. мед. наук. - Астрахань, 1996. - С. 68-69.
17. Ушакова М.В. Функционирование репродуктивной системы самцов крыс при хроническом воздействии природных токсикантов: автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Астрахань, 2002. - 22 с.
18. Chi H.J., Kim J.H., Ryu C.S. [et al.]. Protective effect of antioxidant supplementation in sperm-preparation medium against oxidative stress in human spermatozoa // Human Reproduction. - 2008. - Vol. 23, № 5. -P. 1023-1028.
19. Chu L., Tam S., Lee P.W.H. [et al.]. Bioavailable testosterone is associated with a reduced risk of amnestic mild cognitive impairment in older men // Clinical endocrinology. - 2008. - Vol. 68, № 4. -P. 589-598.
20. Dju M.Y, Mason K.E., Filer L.J. Vitamin E (tocopherol) in human tissues from birth to old age // Am. J. Clin. Nutr. - 1958. - Vol. 6. - P. 50.
21. Fowler P.A., Abramovich D.R., Haites N.E. [et al.]. Human fetal testis Leydig cell disruption by exposure to the pesticide dieldrin at low concentrations // Human Reproduction. - 2007. - Vol. 22, № 11. - P. 29192927.
22. Karim N., MacDonald D., Dolan A.L. [et al.]. The relationship between gonadotropins, gonadal hormones and bone mass in men // Clinical endocrinology. - 2008. - Vol. 68, № 1. - P. 94-101.
23. Meeker J.D., Barr D.B., Hauser R. Human semen quality and sperm DNA damage in relation to urinary metabolites of pyrethroid insecticides // Human Reproduction. - 2008. - Vol. 23, № 8. - P. 1932-1940.
24. Perry R.J., Farquharson C., Ahmed S.F. The role of sex steroids in controlling pubertal growth // Clinical endocrinology. - 2008. - Vol. 68, № 1. - P. 4-15.
25. Schaap L.A., Pluijm S.M.F., Deeg D.J.H. [et al.]. Low testosterone levels and decline in physical performance and muscle strength in older men: findings from two prospective cohort studies // Clinical endocrinology. - 2008. - Vol. 68, № 1. - P. 42-50.
Логинов Павел Вадимович, кандидат биологических наук, доцент кафедры общей и биоорганической химии ГОУ ВПО «Астраханская государственная медицинская академия» Минздравсоцразвития России, Россия, 414000, г. Астрахань, ул. Бакинская, 121, тел. (8512) 52-41-43, е-mail: [email protected]
Николаев Александр Аркадьевич, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой общей и биоорга-нической химии ГОУ ВПО «Астраханская государственная медицинская академия» Минздравсоцразвития России, Россия, 414000, г. Астрахань, ул. Бакинская, 121, тел. (8512) 52-41-43, е-mail: [email protected]
