CC BY
25
УДК: 612.616+591.463.12+577.1:61
Чистякова Е. €., Смоленко Н. П., Белк'ша I. О., Коренева €. М., Карпенко Н. О.
ВПЛИВ НАНОЧАСТИНОК ГАДОЛ1Н1Й ОРТОВАНАДАТУ У Р13НИХ ДОЗАХ
НА РЕПРОДУКТИВНУ ФУНКЦ1Ю САМЦ1В ЩУР1В
ДУ «1нститут проблем ендокринно'Г патологи ¡м. В.Я. Данилевського НАМН УкраГни»
(м. Харкгв)
chistelina@i.ua
Робота виконана згщно планово'1 НДР «Експе-риментальне доогмдження статевих особливостей впливу наночастинок рщюсноземельних метал1в на репродуктивну функц1ю (експериментальне досл1-дження)», № державно'| реестрацп 0115U001033.
Вступ. На сьогодн одним з найперспективыших напрям1в науки е створення принципово нових ма-тер1ал1в у вигляд1 наночастинок (НЧ) з розм1ром до 100 нм та впровадження ïx у медицину та фарма^ю [14]. Модифка^я ф1зико-х1м1чних властивостей НЧ змшюе бюлопчну активнють сполук та ¿хню бюдос-тупнють, що дае перспективу для створення нових лкарських засоб1в. На тепершнм час вщомо понад 2000 вид1в НЧ, але жодна з них достеменно не досл1-джена [9,10]. Серйозна проблема потенцмного ри-зику НЧ висувае на перший план оцшку ризику для здоров'я, особливо репродуктивного [15]. Ктькють повщомлень про токсичну дю НЧ все зростае. Так. пюля системного введення вони розповсюджують-ся в ус органи, деяк з них здатн проникати через гемато-тестикулярний бар'ер [16].
Метою роботи було визначення впливу НЧ гадолшм ортованадату, активованого евротем (GdVO4:Eu3+), у р1зних дозах на репродуктивну функ-ц1ю ¡нтактних самц1в щур1в.
Об'ект г методи дослгдження. Вивчали гона-дотоксичну дю НЧ гадолшм ортованадату на репродуктивну функцю 6-мю. сам^в щур1в популяцп В1стар зг1дно стандартноï методики [1]. Тварини впродовж 70 д1б натще отримували НЧ (лкарська форма) ал1ментарним шляхом у трьох дозах: 0,3 мг/ кг (група НЧ-0,3), 0,03 мг/кг (група НЧ-0,03) та 3,0 мг/кг (група НЧ-3,0). Контролем слугували ¡нтакты щури (група Контроль) та самц1, як1 отримували за аналопчних умов референтний препарат трибестан у доз1 0,58 мг/кг маси тта (група Трибестан). Дозу НЧ або трибестану контролювали щонедт1 в1дпов1д-но до маси щура. Наприюнц1 експерименту оц1нювали репродуктивну функц1ю самц1в за показниками ста-тевоï повед1нки, спермограми та фертильностг
Статеву повед1нку самц1в досл1джували 15 хв. у присмерковий час у парному тест1 з овар1ектомо-ваною рецептивною самкою. Визначали ктькють садок, ¡нтром1см та еякуляцм та вим1рювали ¿х часо-в1 характеристики за допомогою секундом1ра.
Фертильнють самц1в визначали за результатами парування з ¡нтактними самками. Першим днем ва-г1тност1 вважали день знаходження сперматозоïдiв у ранкових вагiнальниx мазках. Розраховували ш-декс заплiднення (вщношення кiлькостi заплiднениx самок до ктькос^ самок у групi) та шдекс вагiтнос-тi (вiдношення кiлькостi ваптних самок до кiлькостi
заплiднениx). Самок знеживлювали на 20-у добу ваптнос^ та пiдраxовували внутрiшньоутробнi втра-ти згщно методики [2]. За результатами парування розраховували Ытегральний показник середньо'| ре-алiзованоï фертильностi самцiв щурiв [8].
Стан сперматогенезу дослiджували визначаючи концентрацт епiдидимальниx спермiïв, ïx рухли-вiсть та вiдсоток патологiчниx форм (на 200 кл^ин) за загальноприйнятою методикою [1].
Щури утримувалися у стандартних умовах вi-варю при природному освiтленнi, рацiонi та питно-му режимi ad libitum, рекомендованому для даного виду тварин [6]. Дослщження проводилися вщпо-вщно до нацiональниx «Загальних етичних принци-пiв експериментiв на тваринах», яю узгоджуються з положеннями 6вропейськоï конвенцп [5].
Статистичний аналiз результатiв проводився за допомогою пакету програм Excel 2003 та Statistika 6.0. Перевiрка нульово'| гiпотези про вiдсутнiсть рiзницi мiж групами проводилась iз застосуванням критерпв Q Данна та х2 [4]. Розбiжностi мiж даними вважались статистично значущими при р<0,05.
Результати дослгджень та ïx обговорення. Aналiз показникiв статевоï поведiнки показав, що спарювальна активнють самцiв, якi отримували НЧ, знижувалась вiдносно даних Контролю (рис. 1). При цьому гальмуюча дiя НЧ зменшувалась зi збтьшенням дози. Так, процес спарювання у грут НЧ-0,03 були спроможнi почати лише 25% сам^в, у групах НЧ-0,3 та НЧ-3,0 ктькють тварин зростала до 62,5% (р<0,05; проти 100% у контроле
З них завершального етапу статевого акту - ея-куляцiï - досягали значно менша кiлькiсть тварин. Oтриманi даы свiдчать, про можливий вплив НЧ на гонадотропну активнють гiпофiзу та, можливо, на синтез та/або секрецт пролактину. Адже вiдомо. що останнм блокуе перетворення тестостерону в дигщротестостерон, недостатнiсть якого, в свою чергу, призводить до пригнiчення елементiв копуля-ц|| [3].
При аналiзi показниюв статевоï поведiнки сам-цiв групи Трибестан також спостерiгали певнi змши. Так, при стовiдсотковоï спарювальноï активнос-тi кiлькiсть самцiв, якi були спроможы еякулюва-ти, складала 50% (р<0,05; проти 86% у контрол^. Ймовiрно, отриманий ефект препарату трибестан та НЧ пояснюеться меxанiзмом зворотного зв'язку, що призводить до пригычення власноï сексуально! функцiï, адже у досл^ф були використанi iнтактнi ста-тевозрiлi та сексуально активнi щури, яким корек^я була не потрiбна [7].
Рис. 1. Показники статевоГ поведшки самц1в щур1в.
%
120 100 80 60 40 20 0
1ндекс запшднення
1ндекс ваптносп
Ьггегралышй показник фертильносп □ контроль ШтриОестан ш НЧ-0,03 ИНЧ-0,3 :г НЧ-3,0 -|-пор1вняно з данный групп Контроль
Рис. 2. Показники фертильност самц1в щурш.
Показники спермограми, б ± Б
Показник Контроль п=7 Трибестан п=8 НЧ-0,03 п=8 НЧ-0,3 п=8 НЧ-3,0 п=8
Концентращя, млн./мл 24,0±1,9 20,0±2,4 29,5±3,7 12,6±1,2" 17,1±3,4
Рухлив^ %, 71,6±5,6 64,8±4,4 68,4±5,0 46,5±3,5" 64,5±6,0
Патолопчш форми, % 7,0±1,6 9,4±0,8 10,4±1,7 14,0±1,1" 11,3±2,0
Прим1тка. "Статистично значущ1 розб1жност1 з даними групи Контроль
Пригычення статевоУ активност не вщобразило-ся на заплщнювальноУ зд1бност1 пщдослщних самц1в. при паруванн яких з ¡нтактними самками спостер1-гали високий вщсоток заплщнених тварин (рис. 2). Але ктьюсть ваптних самок по групах дещо змен-шилась: ¡ндекс ваптност у групах НЧ-0,03 та НЧ-0,3 складав 80%, у груп НЧ-3,0 - 67% (проти 100% у контроле р<0,05). При цьому переб1г ваптност не порушувався, про що свщчать нормальн показники
внутршньоутробних втрат в ус1х пщдослщних групах.
1нтегральний показник плщност^ який вщображае репродуктивний потен^ал самц1в, знижувався у групах НЧ-3,0 та Три-бестан (на 26% та 39%, вщповщно; р<0,05) пор1вняно з контролем, що вщбувалось переважно за рахунок зменшення кУпькос-т ваптних самок або кУпькост плод1в.
Анал1з спермограми щур1в виявив статистично значуще зниження концен-трацп та рухливост сперматозоУ^в у самц1в групи НЧ-0,3 на тл пщвищення ктькост патолопчних форм пор1вняно з контролем (табл.).
В ¡нших пщдослщних групах показ-ники спермограми статистично значуще не вщр1знялися н вщ контролю, н мУж собою. Можливо, така д1я НЧ у доз1 0,3 мг/кг под1бна дм тестостерон пропюнату, який за мехаызмом зворотного зв'язку викликае зниження параметр1в спермограми у ¡нтактних тварин ¡з нормальним статевим статусом [11,12]. Тодi як у ста-рiючих ¡нтактних самцiв щурiв на тл зга-сання репродуктивноУ функцп НЧ у доз1 0,3 мг/кг м. т. призводить до стимуляцп сперматогенезу [13].
Таким чином, вплив наночастинок 0СУ04:Еи3+ за умов хроычного надхо-дження залежить вiд використаноУ дози сполуки. Висновки
1. Xронiчне використання наночастинок йСУ04:Еи3+ призводить до зниження копулятивноУ активностi самцiв щурiв.
2. Застосування наночастинок йСУ04:Еи3+ у дозi 0,3 мг/кг призводить до пригычення сперматогенноУ функцiУ сiм'яникiв у сам^в щурiв.
3. Наночастинки йСУ04:Еи3+ у найбУпь-шiй використанiй дозi (3,0 мг/кг) порушу-
ють нормальний переб^ вагiтностi iнтактних самок, внаслщок чого знижуеться репродуктивний потен^-ал сам^в.
Перспективи подальших дослщжень. Подальше визначення ефективност наночастинок йСУ04:Еи3+ може бути науковим пщфунтям для роз-робки iнновацiйних лiкарських засобiв для корекцiУ чоловiчих репродуктивних розладiв з широким спек-
Таблиця.
тром дм.
Л1тература
1. Ваг1!уак Ш. У1усИеппуа допаСо1окз1сИпо1 СИ поу1кИ Икагэ'к1кИ 7азоЬ1у 1а 1кИ ур!1уи па гергоСикИупи 1ипк1з1уи 1уаг1п / Ш. Ваг1!уак, 1_.У. Ыеите^ИИз'ка, Т.Р В1зИоуе1з' [1а 1п.] // □ок!1п1сИп1 Соз!1С7Иеппуа !1кагз'к1кИ 7азоЬ1у: те1оС1сИп1 гекотепСа1зм / 7а геС. 0.У 81еТапоуа. - К.: ДуНзепа, 2001. - Б. 139-152.
2. В1зИоуе1з' Т.Р Бкзрег1теп1а!'пе у|усИеппуа етЬг1о1окз1сИпо1 СИ !нкагз'к1кИ 7азоЬ1у / Т.Р В1зИоуе1з', У.8. ОапПепко, Д.\/. Ма1унепко [1а 1п.] // □ок!1п1сИп1 Соз!1С7Иеппуа !1кагз'к1кИ 7азоЬ1у: те1оС1сИп1 гекотепСа1з11 / 7а геС. 0.У. 81е1апоуа. - К.: ДуНзепа, 2001. - 8. 115-138.
3. в!аСкоуа Д.1. ДпСго!од1сИезк1уе ргоуау!еп1уа з1гезза / Д.1. в!аСкоуа // роС геС. Уи.!. КагасИеп1зеуа, 1\1.Д. КгаусИип. - КИ.: 8.Д.М., 2013. - 268 з.
4. в!ап1з 8.Д. МеС1ко-Ь1о!од1сИезкауа з1аИзИка / 8.Д. в!ап1з. - М.: РгакИка, 1998. - 459 з.
5. Zagal'ni etichni printsipi eksperimentiv na tvarinakh // Endokrinologiya. - 2003. - T. 8, № 1. - S. 142-145.
6. Zapadnyuk I.P. Laboratornyye zhivotnyye. Razvedeniye, soderzhaniye, ispol'zovaniye v eksperimente / I.P. Zapadnyuk. - K.: Vishcha shkola, 1983. - 383 s.
7. Koreneva E.M. Vpliv nanochastinok ortovanadatu gadoliniyu ta dioksidu tseriyu na spermogramu doroslikh samtsiv shchuriv iz neonatal'no indukovanimi rozladami reproduktivnoi funktsii / E.M. Koreneva, N.O. Karpenko, N.P. Smolenko [ta in.] // Probl. endokrin. patologii. - 2016. - № 1. - S. 48-56.
8. Pat. Sposib otsinki zmin plidnosti samtsiv laboratornikh tvarin pid diyeyu ushkodzhuyuchikh chinnikiv / N.O. Karpenko, V.V. Tal'ko, S.T. Omel'chuk, S.S. Lapta (UA);- № U 201101278 ; zayavl. 04.02.11 ; opubl. 25.08.11, Byul. № 16. - 4 s.
9. Prodanchuk N.G. Nanotoksikologiya: Sostoyaniye i perspektivy issledovaniy / N.G. Prodanchuk, G.M. Balan // Sovremennyye problemy toksikologii. - 2009. - № 3-4. - S. 4-19.
10. Prodanchuk N.G. Problemni pitannya nanotoksikologii / N.G. Prodanchuk, L.I. Vlasik, S.E. Deyneka [ta in.] // Suchasni problemi toksikologii. - 2011. - № 5. - S. 40-41.
11. Testosteron [Yelektronniy resurs]. - Rezhim dostupu: http://compendium.com.ua/akt/84/2777/testosteronum.html.
12. Testosteron-propionat [Yelektronniy resurs]. - Rezhim dostupu: http://www.medical-enc.ru/18/testosteronum-propionicum. html.
13. Tribestan - fitoregulyator raboty endokrinnoy sistemy organizma. Opyt primeneniya / pod red. M.Ye. Chalogo, O.N. Sepp, S.V. Larina [i dr.] - M.: 2006. - 50 s.
14. Chekman I.S. Fiziologichni ta farmakologichni vlastivosti nanorozmirnikh struktur / I.S. Chekman // Fiziol. zhurn. - 2015. - T. 61, № 6. - S. 129-137.
15. Greco F Toxicity of nanoparticles on reproduction / F. Greco [et al.] // Gynecol. Obstet. Fertil. - 2015. - Vol. 43, № 1. - P. 49-55.
16. Moretti E. In vitro effect of gold and silver nanoparticles on humanspermatozoa / E. Moretti [et al.] // Andrologia. - 2013. -Vol. 45, № 6. - P. 392-396.
УДК 612.616+591.463.12+577.1:61
ВПЛИВ НАНОЧАСТИНОК ГАДОЛ1Н1Й О РТОВ АН АДАТУ У Р13НИХ ДОЗАХ НА РЕПРОДУКГИВНУ ФУНКЦ1Ю САМЦ1В ЩУР1В
Чистякова Е. €., Смоленко Н. П., Белкша I. О., Коренева €. М.,
Карпенко Н. О.
Резюме. Дослщжено вплив наночастинок гадолЫм ортованадату (GdVO4:E3+) на репродуктивну функцю ¡нтактних самц1в щур1в у трьох дозах (0,03, 0,3 та 3,0 мг/кг м. т.). Виявлено, що використання наночастинок протягом 70 д1б призводить до негативного впливу на центральн мехаызми статево! поведшки i, як внаслщок, до зниження копулятивно! активность Застосування наночастинок у доз1 0,3 мг/кг призводить до пригычення генеративно! функцп сiм'яникiв, що виявляеться в зниженнi концентрацii та рухливост сперматозоiдiв на тлi пiдвищення патолопчних форм. Збiльшення дози у 10 разiв призводить до порушен-ня нормального переб^ вагiтностi iнтактних самок, внаслщок чого знижуеться репродуктивний потен^ал самцiв.
Кпючов1 слова: наночастинки гадолшм ортованадату, самцi щурiв, статева поведЫка, спермограма, фертильнiсть.
УДК 612.616+591.463.12+577.1:61
ВЛИЯНИЕ НАНОЧАСТИЦ ГАДОЛИНИЙ ОРТОВАНАДАТА В РАЗНЫХ ДОЗАХ НА РЕПРОДУКТИВНУЮ ФУНКЦИЮ САМЦОВ КРЫС
Чистякова Э. Е., Смоленко Н. П., Белкина И. О., Коренева Е. М.,
Карпенко Н. А.
Резюме. Исследовано влияние наночастиц ортованадата гадолиния (GdVO4:E3+) на репродуктивную функцию интактных самцов крыс в трех дозах (0,03, 0,3 и 3,0 мг/кг м. т.). Обнаружено, что введение наночастиц на протяжении 70 дней приводит к негативному влиянию на центральные механизмы полового поведения и, как следствие, к снижению копулятивной активности. Применение наночастиц в дозе 0,3 мг/ кг приводит к угнетению генеративной функции семенников, что проявляется в снижение концентрации и подвижности сперматозоидов на фоне повышения патологических форм. Увеличение дозы в 10 раз приводит к нарушению нормального протекания беременности интактных самок, вследствие чего снижается репродуктивный потенциал самцов.
Ключевые слова: наночастицы ортованадата гадолиния, самцы крыс, половое поведение, спермо-грамма, фертильность.
UDC 612.616+591.463.12+577.1:61
EFFECT OF THE DIFFERENT DOSES OF NANOPARTICLES GADOLINIUM ORTOVANADAT ON THE REPRODUCTIVE FUNCTION OF MALE RATS
Chistyakova E. Ye., Smolenko N. P., Belkina I. O., Korenyeva Ye. M., Karpenko N. O.
Abstract. The effect of gadolinium ortovanadat nanoparticles (GdVO4:E3+) on reproductive function intact male rats in three doses (0,03, 0,3 and 3,0 mg/kg body weight). Animals within 70 days of fasting gadolinium ortovanadat nanoparticles (NP) received three doses: 0,3 mg/kg (group NP-0,3), 0,03 mg/kg (group NP-0,03) and 3,0 mg/ kg (group NP-3,0). Control rats were used as intact (Control group) and males treated under similar conditions trybestan reference drug at a dose of 0,58 mg/kg (group Trybestan). At the end of the experiment was evaluated on male reproductive function parameters of sexual behavior, semen and fertility.
Results. Analysis of sexual behavior showed that male sexual activity increased with increasing doses of NP. Thus, the process of pairing group NP-0,03 were able to start only 25% of males (p<0,05, vs. 100% in control) groups NP-0,3 and NP-3,0 quantity of animals increased to 62,5% (p<0,05, vs. 100% in control). A similar picture, but more expressive, observed the registration final stage of sex - ejaculation. The data may be indicative of the possible impact of NP the synthesis and/or secretion of prolactin. It is known that the latter blocks the conversion of testosterone to dihydrotestosterone, the lack of which, in turn, leads to suppression elements copulation. Sexual behavior of male group Trybestan not been any significant alteration. Perhaps the lack of stimulating action of the drug due to the use of experiments in young and mature sexually active rats, which correction was not necessary, it is known that trybestan nonhormonal drug is a drug that improves libido and quality of erections in men.
Inhibition of sexual behavior is not reflected in the ability fertility male subjects, while pairing them with intact females observed a high percentage of fertilized animals.
Number of pregnant females in groups decreased slightly but statistically significantly different data groups NP-3,0 (67% vs. 100% control, p<0,05). Integral fertility rate, which reflects the reproductive capacity of males decreased in groups NP-3,0 and Trybestan (26% and 39%, respectively; p<0,05) compared with controls. In terms of fetal loss no statistically significant differences from control group data.
Analysis of semen rats showed statistically significant reduction in sperm concentration and motility in male group NP-0,3 against the backdrop of increasing the number of pathological forms compared with the control.
In other experimental groups semen parameters did not differ statistically significantly from either control or another. Perhaps this action NP in a therapeutic dose of 0,3 mg/kg of testosterone propionate similar action that the mechanism of feedback causes a decrease in semen parameters intact animals with normal sexual status.
Conclusions. Chronic use of nanoparticles GdVO4: E3+ negative influence on central mechanisms of sexual behavior and, as a result, reduce copulative activity. The use of nanoparticles GdVO4: E3+ at a dose of 0,3 mg/kg results in inhibition of generative function of the testes, shown to reduce sperm motility and concentration against a background of increasing pathological forms. Nanoparticles GdVO4: E3+ at a dose of 3,0 mg/kg violate the normal course of pregnancy intact females and lower reproductive capacity of males.
Keywords: ortovanadat gadolinium nanoparticles, male rat, sexual behavior, spermogram, fertility.
Рецензент — проф. Дуб/н/н С. I.
Стаття надшшла 17.05.2017 року
