Введение к работе
Актуальность исследований. Репродуктивное здоровье населения является неотъемлемым составляющим демографических процессов, происходящих в обществе, поэтому проблемы, связанные с его нарушением, выходят сегодня за рамки медицинских, и приобретают социальный характер.
На протяжении последних десятилетий во всем мире прослеживается отчетливая тенденция к снижению активности сперматогенеза у мужчин (Быков В.Л., 1999; Никитин А.И., 2005). Нормативный показатель концентрации сперматозоидов в эякуляте с 60 млн/мл (50–70-е годы XX в.) снизился к настоящему времени до 20 млн/мл. Скорость падения концентрации спермиев в эякуляте согласно расчетам ученых составляет примерно 2% в год (Никитин А.И., 2005). За период с 2005 по 2010гг. прирост абсолютного числа пациентов с заболеваниями предстательной железы только у нас в стране составил 36,2% (Аляев Ю.Г., 2012). Отмечается рост бесплодных браков, в которых, по данным статистики, возрастает доля мужского фактора. Если несколько десятилетий назад доля мужской инфертильности, как причины бесплодного брака, составляла по разным данным от 15 до 25%, то на сегодняшний день она составляет по разным оценкам от 30 до 60% (Никитин А.И., 2005). Репродуктивные проблемы в браке помимо бесплодия сопровождаются фактами невынашивания беременности, рождением потомства с врожденными аномалиями развития. Как показывают литературные данные, 16% гамет у человека изначально являются неспособными к оплодотворению, а 47% погибают на ранних этапах эмбрионального развития (Никитин А.И., 2005).
Масштабы репродуктивных потерь в значительной степени зависят от того, в каких условиях протекает прогенез. В связи с этим, своевременное выявление факторов риска репродуктивного здоровья и прогнозирование последствий их влияния на организм является одним из актуальных направлений в современной репродуктологии (Никитин А.И., 2005). В настоящее время большое значение придается изучению влияния на прогенез и начальные этапы репродуктивного процесса экологических факторов. На сегодняшний день ученые располагают информацией о многих факторах внешней среды, вызывающих нарушения в органах репродуктивной системы, однако, истинные причины снижения репродуктивной функции у мужчин окончательно не установлены.
Средовые факторы, оказывающие негативное влияние на репродуктивную функцию человека и животных, в подавляющем большинстве являются антропогенными, однако нельзя недооценивать роль климатических факторов. Известно, что репродуктивная система, сформировавшаяся в процессе эволюции под влиянием факторов внешней среды, сохранила зависимость своей деятельности от изменения этих факторов (Агаджанян Н.А. с соавт., 1998; Rojansky N. et al., 1992; Bronson F.H., 1995; Eriksson A.W., Fellman J., 2001; Cummings D.R., 2007). Обзор литературы показал, что механизмы и степень влияния на мужскую половую систему экстремальных климатических факторов, к которым относятся и низкие температуры, изучены недостаточно, а морфологические работы, которые бы в полной мере раскрывали сложные взаимоотношения составляющих мужской репродуктивной системы при действии на организм низких температур, отсутствуют.
Все это определяет необходимость разработки экспериментальной модели, позволяющей с морфологических позиций оценить структурно-функциональное состояние органов мужской репродуктивной системы при различных вариантах взаимодействия организма с низкими температурами. Дальнейшие морфологические исследования в этом направлении представляются нам актуальными не только с теоретической точки зрения, но и практически – для разработки критериев риска репродуктивных потерь и способов профилактики нарушений мужской репродуктивной функции в период адаптации организма к низким сезонным температурам.
Настоящая работа выполнена самостоятельно и является составной частью комплексной программы исследований кафедры гистологии, эмбриологии, цитологии ГБОУ ВПО Амурская государственная медицинская академия Министерства здравоохранения РФ (№ государственной регистрации 01200809839).
Цель и задачи работы. Цель исследования – изучить особенности структурной и функциональной реорганизации семенников и предстательной железы крыс при адаптации к низким сезонным температурам для прогнозирования риска репродуктивных потерь и разработки способов коррекции.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
-
На основе комплексного морфологического анализа оценить генеративную и эндокринную функцию семенников на этапах адаптации к низким температурам.
-
На основе комплексного морфологического анализа изучить особенности структурно-функциональной реорганизации эпителиального компартмента и стромального микроокружения предстательной железы на этапах адаптации к низким температурам.
-
Изучить морфофункциональное состояние семенников и предстательной железы в отдаленные сроки после адаптации для выяснения временного периода, необходимого для восстановления структурного гомеостаза органов репродукции.
-
На основе данных морфологического анализа семенников и предстательной железы на этапах адаптации к низким температурам и в отдаленные сроки после адаптации, определить критические временные периоды, позволяющие прогнозировать репродуктивные потери.
-
Изучить морфофункциональное состояние органов репродуктивной системы самцов крыс при адаптации к низким температурам на фоне применения модификаторов биологического ответа растительного и животного происхождения.
Научная новизна. Впервые проведено комплексное морфологическое исследование структурно-функционального состояния семенников и предстательной железы крыс на этапах адаптации организма к низким сезонным температурам и в отдаленные сроки после адаптации.
Впервые установлено, что при адаптации к низким температурам в семенниках крыс развиваются стойкие нарушения сперматогенеза, которые появляются на ранних сроках, и сохраняются на всех последующих этапах адаптации. Впервые изучена динамика количественных и качественных преобразований популяции клеток Лейдига на этапах адаптации к низким температурам. Показано, что основополагающим фактором, вызывающим нарушения сперматогенеза на ранних этапах адаптации, является дефицит тестостерона, обусловленный угнетением инкреторной активности клеток Лейдига; на поздних сроках адаптации основной причиной генеративной дисфункции являются нарушения структуры и функции клеток Сертоли, в совокупности с угнетением экспрессии NO-синтетазы в семенниках.
Показано, что основной причиной, вызывающей ускоренную элиминацию клеток Лейдига при адаптации к низким температурам, является окислительный стресс, развивающийся в тканях семенниках с первых недель адаптации. Впервые установлено, что ремоделирование эндокринного аппарата в виде компенсаторной гипертрофии клеток Лейдига, приводит к увеличению концентрации тестостерона в сыворотке крови на поздних сроках адаптации.
Впервые установлены особенности ремоделирования паренхиматозного компартмента и стромального микроокружения предстательной железы крыс, индуцированные адаптацией к низким температурам. Впервые установлено, что к моменту завершения краткосрочной адаптации предстательная железа не возвращается к исходному уровню структурно-функциональной организации. Впервые установлено, что при адаптации к низким температурам в предстательной железе экспериментальных животных развивается окислительный стресс, ограничивающий компенсаторно-приспособительные возможности органа. Показано, что степень выраженности окислительного стресса коррелирует с длительностью срока адаптации.
Впервые доказана эффективность применения БАД дигидрокверцетин и БАД моллюскам в качестве средств, устраняющих тестикулярную дисфункцию и повышающих адаптационные возможности предстательной железы при действии низких температур.
Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты проведенного экспериментального исследования имеют фундаментальное значение для морфологической науки, поскольку существенно расширяют имеющиеся представления о влиянии экстремально низких температур на органы репродуктивной системы животных. Полученные данные представляют собой новые знания, раскрывающие особенности тканевых, клеточных и внутриклеточных перестроек структурных компонентов семенников и предстательной железы при холодовой адаптации.
Более полное понимание механизмов повреждающего действия холода на систему репродукции животных создает теоретическую основу для разработки адекватных методов коррекции данного состояния.
Фактические данные и теоретические обобщения диссертационного исследования используются в учебном процессе кафедры гистологии, эмбриологии, цитологии Амурской государственной медицинской академии, кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии Дальневосточного государственного медицинского университета, в научно-исследовательской работе центральной научно-исследовательской лаборатории Амурской государственной медицинской академии, в научно-исследовательской работе отдела инновационных методов диагностики и терапии, морфологии и патологии ГНУ Дальневосточный зональный научно-исследовательский ветеринарный институт Россельхозакадемии, в научно-исследовательской работе лабораторий «НИИЭМ имени Г.П. Сомова» СО РАМН.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
При адаптации к низким температурам развивается тестикулярная дисфункция, индуцированная общим адаптационным синдромом, морфологическим эквивалентом которой являются стойкие нарушения сперматогенеза на всех сроках адаптации, угнетение стероидогенеза в клетках Лейдига и их ускоренная элиминация на ранних сроках адаптации. На момент завершения краткосрочной адаптации происходит адаптивно-компенсаторная перестройка эндокринного аппарата семенника, создающая предпосылки для восстановления генеративной активности органа;
-
Эпителий предстательной железы на этапах адаптации к низким температурам характеризуется стереотипными морфологическими изменениями, свидетельствующими об усилении его секреторной активности, которые лучше выражены в дорсальных и латеральных долях простаты (ДЛП). В стромальном микроокружении предстательной железы развиваются неспецифические изменения в виде интерстициального отека и тучноклеточной инфильтрации;
-
Через 48 дней после завершения адаптации восстанавливается генеративная активность семенников, восстанавливается численность популяции интерстициальных гландулоцитов при наличии признаков функциональной и морфологической незрелости клеток. Структурные перестройки эпителиального компонента и стромального микроокружения предстательной железы являются следствием гиперсекреторного состояния при адаптации к холоду, намечается тенденция к восстановлению структурного гомеостаза органа;
-
Структурно-функциональное состояние семенников и предстательной железы крыс, получавших коррекцию, свидетельствует о том, что дигидрокверцетин и моллюскам уменьшают негативные эффекты экстремально низких температур на репродуктивную систему животных.
Апробация работы. Основные положения исследования и материалы диссертации представлены и обсуждены на научных конференциях и форумах регионального, общероссийского и международного уровня: на международном эмбриологическом симпозиуме «Югра-эмбрио-2006. Закономерности морфогенезов в онтогенезе и эксперименте у человека и позвоночных животных» (Ханты-Мансийск, 2006), на IV российско-китайском медицинском форуме «Медико-биологические основы лекарственной терапии в традиционной восточной и современной медицине» (Благовещенск, 2007), на 6-ой международной научно-практической конференции «Достижения фундаментальных наук в решении актуальных проблем медицины» (Астрахань, 2008), на всероссийской научной конференции «Нейробиологические аспекты морфогенеза и регенерации» (Оренбург, 2008), на втором международном экологическом форуме «Окружающая среда и здоровье человека» (Санкт-Петербург, 2008), на международной гистологической конференции «Морфогенезы в эволюции, индивидуальном развитии и эксперименте» (Тюмень, 2008), на 5-м китайско-российском форуме биомедицинских и фармакологических наук «Интеграция традиционной и современной медицины» (Харбин, 2008), на научной конференции с международным участием «Системный анализ в медицине» (Благовещенск, 2008, 2010), на общероссийской научной конференции «Однораловские морфологические чтения» (Воронеж, 2010), на межрегиональной научно-практической конференции «Новые технологии в эндокринологии» (Благовещенск, 2010), на второй международной конференции Китая, Японии и Кореи по традиционной восточной медицине и 7-м китайско-российском биомедицинском форуме (Харбин, 2010), на заочной научно-практической конференции научного общества анатомов, гистологов и эмбриологов «Должановские чтения» (Воронеж, 2010, 2011, 2012), на VIII Российско-Китайском медицинском форуме «Современные проблемы нанофармакологии» (Благовещенск, 2011), на 9-м китайско-российском биомедицинском форуме (Харбин, 2012).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 33 научных работы, из них 15 статей в рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК России для публикации научных результатов диссертаций на соискание ученой степени кандидата и доктора наук.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 361 странице и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения полученных результатов, выводов. Список использованной литературы включает 491 источник, в том числе 359 источников иностранных авторов. Работа иллюстрирована 123 рисунками, содержит 15 таблиц.
