CC BY
72
Влияние хрома и бензола на сперматогенез: экспериментально-гистологическое исследование
Д.А. Боков, н.с., С.Г. Топурия, студентка, Оренбургская ГМА
Развитие половых клеток, или сперматогенез, как условие поддержания высокого фертильного потенциала половозрелого животного — сложный мор-фофункциональный процесс образования мужских гамет — сперматозоидов. Важнейшим структурным признаком развития половых клеток, ассоциированных в пласт, является его закономерная последовательная трансформация как выражение пространственно-временных свойств организации и тканевой динамики сперматогенного эпителия [1].
Такие свойства определены особенностями и соотношением процессов пролиферации камбиаль-
ных элементов — сперматогоний, редукционного деления сперматоцитов, превращения сперматид в сперматозоиды, реализация которых определена необходимой этапностью так называемого цикла эпителиосперматогенного пласта. Количество стадий цикла у различных видов животных неодинаково и потребовало специальных исследований для их морфологической верификации. Так, у мыши таких стадий двенадцать, у крысы — четырнадцать, у человека — шесть [1].
Главным условием регуляции динамики спер-матогенного эпителия является интеграция его тканевых и клеточных элементов: функциональные связи клеток Сертоли и сперматогенных элементов, половой синцитий.
При этом эпителиосперматогенный пласт является чувствительным субстратом для различных гонадотропных влияний [2, 3]. Деструкция сперма-тогенного эпителия — ведущий фактор торможения сперматогенеза. Конкретные формы деструкции обусловливают данный уровень торможения: повреждение сперматогенеза и гипосперматогенез или блокаду развития половых клеток и асперматогенез [4, 5].
Изучение соответствующих тканевых свойств сперматогенного эпителия репарировать и регенерировать сперматогенез является актуальной задачей в связи с экологически обусловленным снижением уровня фертильности [4, 5] и необходимостью установления механизмов приспособления репродуктивной активности к условиям средового антропогенного прессинга.
Значение комбинированного действия хрома и бензола как гонадотропных ксенобиотиков недостаточно изученное явление, при том, что хром и бензол — обычные загрязнители урбанизированных территорий [6—9].
Ранее нами были определены структурные условия снижения функциональных параметров интра-гонадного стероидогенного эндокринного аппарата при хром-бензольной интоксикации организма [10].
Цель настоящего исследования — верификация патоморфологических факторов повреждения и угнетения сперматогенеза в аспекте их прогностического значения для оценки возможности восстановления генеративной функции после прекращения отравления смесью хрома и бензола.
Материалы и методы. Для проведения модельного эксперимента были использованы мыши-самцы — гибриды первого поколения [СВА х С57В16Щ массой 18—20 г, полученные из питомника РАМН «Столбовая». Все животные в течение одного месяца содержались на карантине. В дальнейшем были сформированы контрольная и опытная группы (N^N^30). Зверькам опытной гр. в течение 90 дней давали водный раствор смеси бихромата калия и бензола из расчёта 20 мг/кг и 0,6 мл/кг соответственно. Дозы и способ интоксикации обоснованы ранее проведёнными исследованиями и связаны с уровнем актуального накопленного загрязнения шестивалентным хромом и бензолом в Оренбургской области [10].
Вывод животных из эксперимента осуществили под эфирным наркозом в соответствии с этическими нормами и рекомендациями по гуманизации работы с лабораторными животными, отражёнными в «Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других целей» (Страсбург, 1985).
Для гистологических исследований материал подвергли стандартной обработке. Серийные срезы после депарафинизации окрашивали гематоксилином Майера и эозином.
Для количественного анализа учитывали долю извитых семенных канальцев с деструкцией спер-
матогенного эпителия, высоту последнего измеряли с помощью винтового окуляр-микрометра. Индекс сперматогенеза рассчитывали по формуле:
Тка / п,
где к — количество канальцев с одним, двумя, тремя и т.д. слоями половых клеток; п — общее количество учтённых в данном семеннике канальцев [11].
Результаты исследований. Верифицированные параметры различались у животных обеих групп достоверно при уровне значимости, не превышающем 0,1%.
Поступление в организм хрома и бензола обусловливает повреждение сперматогенеза и соответствующее снижение герминативной функции семенников.
В основном по всей длине извитых семенных канальцев наблюдается деструкция сперматогенно-го эпителия (рис. 1). Причём характерна высокая степень и интенсивность деструктивных процессов, когда распад ассоциаций сперматогенных элементов связан и с отторжением сперматогоний. Одной из ведущих форм деструкции спермато-генного эпителия в условиях хром-бензольной интоксикации является массовый некроз половых клеток, что указывает на прямую гаметотоксичность данных химических факторов. Некроз половых клеток охватывает обычно не менее 2/3 высоты сперматогенного эпителия от просвета к базаль-ной мембране. Сперматогенные элементы, как правило, уже без ядра и характеризуются резкой эозинофилией цитоплазмы.
Количественные параметры сперматогенеза в условиях интоксикации также свидетельствуют о функциональной недостаточности семенников. В частности, более чем в восемь раз снижается индекс сперматогенеза. Снижение индекса сперматогенеза определено накоплением частот извитых семенных канальцев, в которых сохраняется только один слой сперматогенных клеток, а также тех, где половые клетки отсутствуют уже полностью. В целом опустошение извитых канальцев в условиях экспериментальной интоксикации — обычное явление к концу проведения опыта. При этом только около 1% поперечных срезов извитых семенных канальцев демонстрируют эпителиосперма-тогенный пласт без признаков деструкции. Кроме того, в герминативных структурах семенников самцов опытной группы почти на 70% уменьшается высота сперматогенного эпителия.
Таким образом, распространённость деструктивных процессов и их глубина в извитых семенных канальцах экспериментальных животных верифицирует заметное торможение развития половых клеток, становление устойчивого аспер-матогенеза.
Функциональная блокада развития половых клеток при хром-бензольной интоксикации,
•«
п
V *
»1 * <
1
» •
ч V
: и V»
Ч <-«7 * ¿»I Л *
гТС < ' % * »
«к*
Г В- '
ш(
Рис. 1 - Сперматогенез в извитых семенных канальцах. Окраска: гематоксилин Майера и эозин. Увел.: х400 (ок. х 10; об. х40): а - активный неизменённый сперматогенез в группе контроля; б - массовый некроз половых клеток в опытной группе
Г</
„V
ь--- ? 1
и^
А'
к*. л ** * .
к Н '■ щ ✓
А V. г. .
¥ШЛ
»'«Я
/У Ъ Л .IV
Дуг^Ду*
V
\ ф
(гХАВИ
К
/
71
Л» Л
» Л1*/
ж
'/Лм
"Л
I ^
1/Х.' *» *
У^яг
V лГ
II:
Рис. 2 - Содержание половых продуктов в канале придатка семенника. Окраска: гематоксилин Майера и эозин. Увел.: х400 (ок. х10; об. х40): а - полнообъёмное накопление половых продуктов в эпидидимисе в группе контроля; б - запустевание канала придатка в опытной группе
очевидно, связана с подавлением фертильного потенциала самцов. В самом деле, при последовательном просмотре поперечных срезов канала придатка семенника визуализируется его опустошение (рис. 2). Половые продукты, содержащие зрелые сперматозоиды, в эпидидимисе отсутствуют. Здесь заметны лишь единичные некротизированные незрелые половые клетки или клеточный детрит.
Блокада сперматогенеза при поступлении в организм смеси щестивалентного хрома и бензола в соответствии с верифицированными структурными критериями характера и уровня его торможения свидетельствует о достигнутом значимом уровне функциональной недостаточности половых желёз самцов, прогрессировании герминативной гипофункции.
Прогностически неблагоприятной для возобновления сперматогенеза после прекращения интоксикации является утрата пула сперматогоний, а также элементов фолликулярного эпителия, что определяет несостоятельность сперматогенного эпителия как тканевой системы, способной к регенерации.
Литература
1. Райцина С.С. Сперматогенез и структурные основы его регуляции. М.: Наука, 1985. 208 с.
2. Боков Д.А., Гоцкина Н.Ю., Вдовенко Д.В. Деструктивно-дегенеративные изменения в семенниках лабораторных крыс в условиях хронической подострой формальдегидной интоксикации // Вестник Мордовского университета. 2009. № 1. С. 107—108.
3. Сухоруков В.С. Восстановление сперматогенного пласта// Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. 1988. Т. ХСГУ. № 5. С. 76-83.
4. Быков В.Л. Современные тенденции изменения активности сперматогенеза у человека // Морфология. 1999. Т. 116. Вып. 6. С. 78-86.
5. Никитин А.И. Вредные факторы среды и репродуктивная система человека. СПб.: ЭЛБИ-СПб, 2005. 216 с.
6. Утенин В.В. Гигиеническая характеристика хрома и бензола и морфофункциональные аспекты их воздействия на организм вусловиях эксперимента: автореф. дисс. ... канд. мед. наук. Оренбург, 2002. 24 с.
7. Топурия Г.М., Вожжова К.А. Загрязнение окружающей среды и здоровье животных // Ветеринарный врач. 2007. № 1. С. 6-8.
8. Топурия Г.М. Состояние естественной резистентности у телят в условиях химического загрязнения внешней среды // Ветеринарная патология. 2003. № 2. С. 22-23.
9. Топурия Г.М., Топурия Л.Ю., Инякина К.А. Экология и воспроизводство животных: монография. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2009. 98 с.
10. Боков Д.А., Ковбык Л.В., Семёнова М.В. Влияние хрома и бензола на клетки Лейдига семенников // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2013. № 3 (41). С. 104-106.
11. Ухов Ю.И., Астраханцев А.Ф. Морфометрические методы в оценке функционального состояния семенников // Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. 1983. № 3. Т. ГХХХГУ. С. 66-72.
а
