Астрахань, Россия
Под действием сероводородсодержащего газа наблюдалось повышение уровня малонового диальдегида в ткани семенников экспериментальных животных и в эякуляте мужчин, занятых в сфере нефтегазовой промышленности. Отмечалось резкое снижение общего количества спер-матогенных клеток в семенниках более чем в 7 раз по сравнению с контрольной группой; коли-чество эпидидимальных сперматозоидов у крыс было снижено на 70 %, имел место некроз сперматогенного эпителия. Наблюдалось заметное уменьшение диаметров семенных канальцев на фоне резкого разрастания интерстициальной ткани за счет прироста клеток Лейдига отросчатой формы. Экспериментальные и клинические данные обнаруживают схожие тенденции по показателям перекисного окисления липидов на уровне гонад под действием стрессогенных фак-торов аналогичного характера. Концентрация сперматозоидов у мужчин оказалась в 10 раз ни-же таковой в контрольной группе. Ведущими дефектами сперматозоидов были патологии шейки и хвоста.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-КЛИНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗВИТИЯ МУЖСКО-ГО БЕСПЛОДИЯ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ СЕРОСОДЕРЖАЩЕГО ГАЗА
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. Vol. 19, no. 6. P. 493-504.
2. Николаев А. А., Логинов П. В., Мавлютова Е. Б., Белявская А. А. Свободные радикалы и биоантиок-сиданты в репродуктивных процессах (обзор литературы) // Проблемы репродукции. 2018. Т. 24, № 1. С. 21−26.
3. Саноцкий И. В., Фоменко В. Н. Отдаленные последствия влияния химических соединений на орга-низм. М. : Медицина, 1979. 232 с.
4. Скамрова Г. Б., Евстигнеев М. П., Лантушенко А. О. Влияние микроволнового излучения на частотах мобильной связи и сети WiMAX на проницаемость мембран клеток буккального эпителия человека // Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского. Серия «Биология, химия». 2011. Т. 24 (63), № 4. С. 282-291.
5. Мамина В. П., Семенов Д. И. Метод определения количества сперматогенных клеток семенника в клеточной суспензии // Цитология. 1976. Т. 18, № 7. С. 913-914.
6. Николаев А. А., Логинов П. В. Состояние сперматогенеза мужчин, подверженных воздействию не-благоприятных факторов среды // Проблемы репродукции. 2015. Т. 21, № 5. С. 96-101.
7. Луцкий Д. Л., Николаев А. А., Луцкая А. М. Руководство по исследованию эякулята человека : моно-графия. Астрахань : Изд-во ФГБОУ ВО Астраханский ГМУ Минздрава России, 2022. 217 с.
8. Гланц С. Медико-биологическая статистика. М. : Практика, 1999. 459 с.
9. Асфандияров Р. И., Бучин В. Н., Лазько А. Е., Резаев А. А. Острые отравления серосодержащими газами. Астрахань, 1995. 156 с.
10. Loginov P. V., Teply D. L. Morphofunctional state of reproductive system in male rats under conditions of immobilization stress // Естeственные науки. 2014. № 4 (49). С. 47-54.
