Astrakhan, Russian Federation
Under the influence of natural gas containing hydrogen sulfate, it has been found that the level of malondialdehyde was increased in testicular tissue in experimental animals as well as in ejaculate in men employed in gas and oil industry. It has been established that a considerable decrease in the gen-eral quantity of spermatogenic cells took place by more than 7 times compared with the control group; the number of epididymal spermatozoa in rats was decreased by 70 %, necrosis of spermatogenic epi-thelium took place. Considerable decrease in the diameters of seminal tubules on the background of interstitial tissue proliferation at the expense of small Leydig’s cells was found to take place. Experi-mental and clinical data show the same tendencies by indexes of lipoperoxidation at the level of testis under the influence of analogical stressing factors. Spermatozoid concentration in men was found to be decreased by as many as 10times more than in the control group. The leading defects of spermato-zoa were the neck and tail pathologies.
natural gas containing hydrogen sulfate, malonic dialdehyde, lipiperoxidation, testis, spermatogenic cells, epidydimal spermatozoa, spermatogenesis
Сероводородсодержащий газ (СВСГ) Астраханского газоконденсатного месторождения (АГКМ), вызывающий развитие оксидативного стресса, относится к группе экзогенных химических патогенных факторов. Химические канцерогены пагубно влияют как на этапе эмбрионального развития организма, когда происходит дифференцировка мозга и половых органов будущего индивида, так и в период постнатального онтогенеза [1]. Сероводород, входящий в состав астраханского природного газа, является чрезвычайно агрессивным агентом, вызывающим развитие окислительного стресса, что можно представить следующей схемой [2, 3]:
HSSH + O2 → HSS• + HO2•
Образуемый в процессе метаболизма сероводорода гидропероксидный радикал запускает каскад свободнорадикальных окислительных процессов, вследствие которых возникает разрушение биомембран клеток, построенных из молекул ненасыщенных фосфолипидов RCH2CH=CHRʹ[6]:
Указанное обстоятельство является причиной возникновения функциональных нарушений многих систем организма, в том числе репродуктивной. В последнее время все больше внимания уделяется исследованию влияния СВСГ АГКМ на репродуктивную систему мужчин [2, 4], поскольку большая часть рабочего контингента на Астраханском газоконденсатном комплексе – мужчины.
Цель: изучить взаимосвязь процессов свободнорадикального окисления и функционального состояния репродуктивного аппарата мужского типа на сравнительной модели экспериментальных животных и мужчин в условиях неблагоприятных воздействий природных поллютантов.
Материалы и методы исследования. Исследованию подвергались половозрелые самцы крыс линии Wistar массой 200 ±
Результаты исследования и их обсуждение. Под действием СВСГ наблюдалось повышение уровня МДА в тканях семенников экспериментальных животных, что свидетельствует об интенсификации процессов свободнорадикального окисления.
Под действием СВСГ АГКМ отмечалось резкое уменьшение общего количества сперматогенных клеток в семеннике более чем в 7 раз по сравнению с контрольной группой. Наблюдалось выраженное нарушение соотношения между сперматогенными клетками (сперматогонии, сперматоциты, сперматиды, сперматозоиды) (табл. 1).
Таблица 1. Состояние тестикулярного сперматогенеза у крыс,
подвергавшихся воздействию различных стресс-факторов
Table 1. State of testicular spermatogenesis in rats exposed to various stress factors
|
Тестикулярные показатели сперматогенеза |
Контроль (n = 10) |
СВСГ АГКМ (n = 10) |
|
Общее кол-во сперматогенных клеток, млн |
5236,0 ± 360,0 |
720,0 ± 38,1 *** |
|
Сперматогонии, % |
22,50 ± 1,52 |
14,30 ± 0,81 *** |
|
Сперматоциты, % |
20,70 ± 1,67 |
28,60 ± 1,88 ** |
|
Сперматиды, % |
21,60 ± 1,76 |
35,70 ± 2,59 *** |
|
Сперматозоиды, % |
35,20 ± 2,66 |
21,40 ± 1,80 *** |
Примечание: * p < 0,05; ** p < 0,01; *** p < 0,001 – по сравнению с контролем
Note: * p < 0,05; ** p < 0,01; *** p < 0,001 – in comparison with the control
Отсутствие подвижности сперматозоидов под действием СВСГ АГКМ, очевидно, связано с таким дефектом, как облом хвоста сперматозоидов, что можно объяснить как результат усиления процесса липопероксидации в условиях развития окислительного стресса. В условиях хронического воздействия СВСГ наблюдалось заметное уменьшение диаметров семенных канальцев на фоне резкого разрастания интерстициальной ткани за счет прироста главным образом малых инволюционирующих функционально малоактивных клеток Лейдига отросчатой формы, что можно рассматривать как компенсаторную реакцию эндокриноцитов на фоне деструктивных изменений сперматогенного эпителия (рис.).
Рис. Структура извитых канальцев семенника в условиях многократного воздействия СВСГ.
Окраска гематоксилин-эозином; увеличение × 200
Fig. The structure of the convoluted tubules of the testis under conditions
repeated exposure to hydrogen sulfide gas.
Staining with hematoxylin-eosin; magnification × 200
Кроме того, зафиксирован отек интерстициальной ткани, а также полнокровие сосудов семенников и гибель половых клеток. Наблюдалось хаотичное расположение клеток сперматогенного эпителия (а в ряде случаев и вообще запустевание семенных канальцев). Содержание сперматогоний и сперматозоидов было сниженным, преобладали сперматоциты и сперматиды. Общее количество эпидидимальных сперматозоидов было снижено более чем в 1,7 раз по сравнению с контролем (p < 0,001).
Экспериментальные и клинические данные обнаруживают схожие тенденции по показателям перекисного окисления липидов на уровне гонад под действием стрессогенных факторов аналогичного характера. Уровень МДА в эякуляте мужчин, занятых в нефтегазовой отрасли, превышал аналогичный показатель у мужчин из контрольной группы. Обнаружено, что у мужчин, работающих в нефтегазовой отрасли, где преобладают промышленные сероводородсодержащие поллютанты (природный и попутный нефтяной газы), наблюдаются все признаки угнетения сперматогенеза: резкое снижение концентрации сперматозоидов, снижение подвижных сперматозоидов за счет активных форм (категория А), увеличение доли неподвижных сперматозоидов (категория D) за счет мертвых клеток, общее снижение живых сперматозоидов и увеличение относительного количества дефективных клеток (табл. 2).
Таблица 2. Показатели сперматогенеза мужчин,
подверженных воздействию различных неблагоприятных факторов
Table 2. Indicators of spermatogenesis in men exposed to various adverse factors
|
Показатели сперматогенеза |
Контроль (n = 20) |
СВСГ АГКМ (n = 20) |
|
Кол-во сперматозоидов, млн |
21,7 ± 0,79 |
2,6 ± 0,31 |
|
Подвижные (А + В), % |
40,5 ± 1,55 |
26,0 ± 2,69 *** |
|
Активно подвижные А, % |
27,2 ± 2,06 |
8,8 ± 3,24 *** |
|
Слабо подвижные В, % |
13,3 ± 1,08 |
17,2 ± 3,85 * |
|
Непоступательно подвижные С, % |
26,7 ± 1,67 |
27,2 ± 2,21 |
|
Неподвижные D, % |
32,8 ± 2,06 |
46,8 ± 3,46 ** |
|
Живые, % |
84,3 ± 1,05 |
76,8 ± 0,65 *** |
Примечание: * p < 0,05; ** p < 0,01; *** p < 0,001 – по сравнению с контролем
Note: * p < 0,05; ** p < 0,01; *** p < 0,001 – in comparison with the control
Концентрация сперматозоидов оказалась почти в 10 раз ниже таковой в контрольной группе (p < 0,001). Ведущими дефектами сперматозоидов были дефекты шейки и хвоста (почти в 2 раза превышающие таковые в контрольной группе). Одним из механизмов возникновения дефектов сперматозоидов можно считать усиление процесса липопероксидации, что и снижает оплодотворяющую способность эякулята.
Заключение. Хроническая интоксикация сероводородсодержащим газом вызывает угнетение сперматогенеза за счет снижения количества самих половых клеток, а также нарушения их морфологии и кинетики. Возникающие нарушения коррелируют с усилением процессов липопероксидации в тестикулярной ткани и спермоплазме. Следует подчеркнуть выраженный гонадотоксический эффект сероводородсодержащего газа Астраханского газоконденсатного месторождения, что обусловлено непосредственным участием сероводорода в запуске радикалообразования [9, 10].
ероводородсодержащий газ (СВСГ) Астраханского газоконденсатного месторождения (АГКМ), вызывающий развитие оксидативного стресса, относится к группе экзогенных химических патогенных факторов. Химические канцерогены пагубно влияют как на этапе эмбрионального развития организма, когда происходит дифференцировка мозга и половых органов будущего индивида, так и в период постнатального онтогенеза [1]. Сероводород, входящий в состав астраханского природного газа, является чрезвычайно агрессивным агентом, вызывающим развитие окислительного стресса, что можно представить следующей схемой [2, 3]:
HSSH + O2 → HSS• + HO2•
Образуемый в процессе метаболизма сероводорода гидропероксидный радикал запускает каскад свободнорадикальных окислительных процессов, вследствие которых возникает разрушение биомембран клеток, построенных из молекул ненасыщенных фосфолипидов RCH2CH=CHRʹ[6]:
Указанное обстоятельство является причиной возникновения функциональных нарушений многих систем организма, в том числе репродуктивной. В последнее время все больше внимания уделяется исследованию влияния СВСГ АГКМ на репродуктивную систему мужчин [2, 4], поскольку большая часть рабочего контингента на Астраханском газоконденсатном комплексе – мужчины.
Цель: изучить взаимосвязь процессов свободнорадикального окисления и функционального состояния репродуктивного аппарата мужского типа на сравнительной модели экспериментальных животных и мужчин в условиях неблагоприятных воздействий природных поллютантов.
Материалы и методы исследования. Исследованию подвергались половозрелые самцы крыс линии Wistar массой 200 ±
Результаты исследования и их обсуждение. Под действием СВСГ наблюдалось повышение уровня МДА в тканях семенников экспериментальных животных, что свидетельствует об интенсификации процессов свободнорадикального окисления.
Под действием СВСГ АГКМ отмечалось резкое уменьшение общего количества сперматогенных клеток в семеннике более чем в 7 раз по сравнению с контрольной группой. Наблюдалось выраженное нарушение соотношения между сперматогенными клетками (сперматогонии, сперматоциты, сперматиды, сперматозоиды) (табл. 1).
Таблица 1. Состояние тестикулярного сперматогенеза у крыс,
подвергавшихся воздействию различных стресс-факторов
Table 1. State of testicular spermatogenesis in rats exposed to various stress factors
|
Тестикулярные показатели сперматогенеза |
Контроль (n = 10) |
СВСГ АГКМ (n = 10) |
|
Общее кол-во сперматогенных клеток, млн |
5236,0 ± 360,0 |
720,0 ± 38,1 *** |
|
Сперматогонии, % |
22,50 ± 1,52 |
14,30 ± 0,81 *** |
|
Сперматоциты, % |
20,70 ± 1,67 |
28,60 ± 1,88 ** |
|
Сперматиды, % |
21,60 ± 1,76 |
35,70 ± 2,59 *** |
|
Сперматозоиды, % |
35,20 ± 2,66 |
21,40 ± 1,80 *** |
Примечание: * p < 0,05; ** p < 0,01; *** p < 0,001 – по сравнению с контролем
Note: * p < 0,05; ** p < 0,01; *** p < 0,001 – in comparison with the control
Отсутствие подвижности сперматозоидов под действием СВСГ АГКМ, очевидно, связано с таким дефектом, как облом хвоста сперматозоидов, что можно объяснить как результат усиления процесса липопероксидации в условиях развития окислительного стресса. В условиях хронического воздействия СВСГ наблюдалось заметное уменьшение диаметров семенных канальцев на фоне резкого разрастания интерстициальной ткани за счет прироста главным образом малых инволюционирующих функционально малоактивных клеток Лейдига отросчатой формы, что можно рассматривать как компенсаторную реакцию эндокриноцитов на фоне деструктивных изменений сперматогенного эпителия (рис.).
Рис. Структура извитых канальцев семенника в условиях многократного воздействия СВСГ.
Окраска гематоксилин-эозином; увеличение × 200
Fig. The structure of the convoluted tubules of the testis under conditions
repeated exposure to hydrogen sulfide gas.
Staining with hematoxylin-eosin; magnification × 200
Кроме того, зафиксирован отек интерстициальной ткани, а также полнокровие сосудов семенников и гибель половых клеток. Наблюдалось хаотичное расположение клеток сперматогенного эпителия (а в ряде случаев и вообще запустевание семенных канальцев). Содержание сперматогоний и сперматозоидов было сниженным, преобладали сперматоциты и сперматиды. Общее количество эпидидимальных сперматозоидов было снижено более чем в 1,7 раз по сравнению с контролем (p < 0,001).
Экспериментальные и клинические данные обнаруживают схожие тенденции по показателям перекисного окисления липидов на уровне гонад под действием стрессогенных факторов аналогичного характера. Уровень МДА в эякуляте мужчин, занятых в нефтегазовой отрасли, превышал аналогичный показатель у мужчин из контрольной группы. Обнаружено, что у мужчин, работающих в нефтегазовой отрасли, где преобладают промышленные сероводородсодержащие поллютанты (природный и попутный нефтяной газы), наблюдаются все признаки угнетения сперматогенеза: резкое снижение концентрации сперматозоидов, снижение подвижных сперматозоидов за счет активных форм (категория А), увеличение доли неподвижных сперматозоидов (категория D) за счет мертвых клеток, общее снижение живых сперматозоидов и увеличение относительного количества дефективных клеток (табл. 2).
Таблица 2. Показатели сперматогенеза мужчин,
подверженных воздействию различных неблагоприятных факторов
Table 2. Indicators of spermatogenesis in men exposed to various adverse factors
|
Показатели сперматогенеза |
Контроль (n = 20) |
СВСГ АГКМ (n = 20) |
|
Кол-во сперматозоидов, млн |
21,7 ± 0,79 |
2,6 ± 0,31 |
|
Подвижные (А + В), % |
40,5 ± 1,55 |
26,0 ± 2,69 *** |
|
Активно подвижные А, % |
27,2 ± 2,06 |
8,8 ± 3,24 *** |
|
Слабо подвижные В, % |
13,3 ± 1,08 |
17,2 ± 3,85 * |
|
Непоступательно подвижные С, % |
26,7 ± 1,67 |
27,2 ± 2,21 |
|
Неподвижные D, % |
32,8 ± 2,06 |
46,8 ± 3,46 ** |
|
Живые, % |
84,3 ± 1,05 |
76,8 ± 0,65 *** |
Примечание: * p < 0,05; ** p < 0,01; *** p < 0,001 – по сравнению с контролем
Note: * p < 0,05; ** p < 0,01; *** p < 0,001 – in comparison with the control
Концентрация сперматозоидов оказалась почти в 10 раз ниже таковой в контрольной группе (p < 0,001). Ведущими дефектами сперматозоидов были дефекты шейки и хвоста (почти в 2 раза превышающие таковые в контрольной группе). Одним из механизмов возникновения дефектов сперматозоидов можно считать усиление процесса липопероксидации, что и снижает оплодотворяющую способность эякулята.
Заключение. Хроническая интоксикация сероводородсодержащим газом вызывает угнетение сперматогенеза за счет снижения количества самих половых клеток, а также нарушения их морфологии и кинетики. Возникающие нарушения коррелируют с усилением процессов липопероксидации в тестикулярной ткани и спермоплазме. Следует подчеркнуть выраженный гонадотоксический эффект сероводородсодержащего газа Астраханского газоконденсатного месторождения, что обусловлено непосредственным участием сероводорода в запуске радикалообразования [9, 10].
1. Asadi A., Ghahremani R., Abdolmaleki A., Rajaei F. Role of sperm apoptosis and oxidative stress in male infertility: A narrative review. Int. J. Reprod. Biomed. 2021; 19 (6): 493-504.
2. Nikolaev A.A., Loginov P.V., Mavlutova E.B., Belyavskaya A.A. Free radicals and bioantioxidants in re-productive processes (a review). Problemy reproduktsii = Russian Journal of Human Reproduction. 2018; 24 (1): 21−26.
3. Sanotsky I.V., Fomenko V.N. Long-term consequences of the influence of chemical compounds on the or-ganism. Moscow, 1979. 232 p.
4. Skamrova G.B., Evstigneev M.P., Lantushenko A.O. Influence of microwave radiation at frequencies of mobile communication and WiMAX network on the permeability of cell membranes of human buccal epithelium. Uchyonie zapiski Tavricheskogo universiteta = Scientific notes of Taurida National University. 2011; 24 (4): 282-291.
5. Mamina V.P., Semenov D.I. A technique for counting spermatogenic cells of the tesyis in the cell suspen-sion. Tsitologia = Cytology. 1976; 18 (7): 913-914.
6. Nikolaev A.A., Loginov P.V. Spermatogenesis state in men exposed to adverse environmental conditions. Problemy reproduktsii = Russian Journal of Human Reproduction. 2015; 21 (5): 96-101.
7. Lutsky D.L., Nikolaev A.A., Lutskaya A.M. Guidelines for the study of human ejaculate: mono-graph. Astrakhan : Astrakhan State Medical University Publ.; 2022. 217 p.
8. Glants S. Mediko-biologiceskaya statistika. Moscow : Praktika Publ.; 1999. 459 p.
9. Asfandiyarov R.I., Buchin V.N., Laz’ko A.E., Rezaev A.A. Acute poisoning with sulfur-containing gases. As-trakhan, 1995. 156 p.
10. Loginov P.V., Teply D.L. Morphofunctional state of reproductive system in male rats under conditions of immobilization stress. Yestestvennye nauki = Natural Sciences. 2014; 4 (49): 47-54.
