Автореферат и диссертация по медицине (14.00.50) на тему:Исследование влияния полихлорбифенилов на состояние эякулята (экспериментальное исследование на примере совола).

О На правах рукописи

О 3 СЕН 2009

АБДУЛЛИНА АЙГУЛЬ ЗАРИФОВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОЛИХЛОРБИФЕНИЛОВ НА СОСТОЯНИЕ ЭЯКУЛЯТА

(экспериментальное исследование на примере совола)

14.00.50 - медицина труда

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Москва-2009

003476031

Работа выполнена в Учреждении Российской академии медицинских наук Научно-исследовательском институте медицины труда РАМН

Научный руководитель:

Научный консультант:

доктор медицинских наук, профессор Ольга Витальевна Сивочалова доктор медицинских наук, профессор Шамиль Нариманович Галимов

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, чл.- корр. РАМН, профессор Игорь Владимирович Саноцкий

кандидат медицинских наук, Анна Петровна Шпакова

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет Росз драва»

Защита диссертации состоится ч^О ■)■>£¿^/2009 года в часов на заседании диссертационного совета Д.001.012.0Кв Учреждении Российской академии медицинских наук Научно-исследовательском институте медицины труда РАМН по адресу: 105275, г.Москва, проспект Буденного, 31.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИ медицины труда РАМН по адресу: 105275, г. Москва, проспект Буденного, 31

Автореферат разослан

2009 года

V

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

Н.Б. Рубцова

ОБЩ4Я ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из самых заметных демографических тенденций кожи XX - начала XXI века стало ухудшение репродуктивного здоровья населения. По данным, представленным на конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро, в период с 1960 ш 1990 гг. величина коэффициента фергилыюсти снизилась в 1,5 раза. Согласно статистике ВОЗ, от 8 до 15% семей шеюг проблемы с естественным наступлением беременности, в развитых странах более 40 млн. супружеских пар лечатся от бесплодия и более 2 млн. молодых тр поступают на лечение ежегодно.

Интерес к проблеме репродуктивного здоровья мужчин, в частности, вклада мужской ком по не ты в бесплодный брак, был вызван ростом этой патологии в экономически развитых странах (Lunenfeld В., Van Steiiteghem А., 2004). В научной литературе опубликованы многочисленные сообщения о снижении количества и качества спермы у мужчин (Галимов ИШ., 2005; Caifcen Е et aL, 1992; Multigner L, Oliva А., 2002; bvamoto Т. et al. 2006; Lopez Teijon M. et aL, 2007 и др.). При этом указывалось, что рост частоты аномалий мужской половой системы (гилоспадии, крипторхизма) а также рака яичек и нарушений сперматогенеза ассоциирован с загрязнением производственной и окружающей среды, в частности, шлихлорированными бн^енилами (Ре-вич Б.А. и др., 2004; Den Hond Е et al., 2002; Shaipe R, Sbkkebaek N, 2008)

Установлено, что действие различных химических соединений на репродуктивную систему мажет проявляться феминизацией самцов и маскулинизацией самок, недоразвитием или отсутствием вторичных половых признаков, явлениями гермафродитизма, пороками развития половых органов, нарушениями овогенеза, сперматогенеза и бесплодием, прекращением развития и гибелью эмбрионов, сдвигом соотношения полов у потомства в сторону самок, девшциями полового поведения и т.д. (Саноцкий КВ., Фоменко В.Н., 1978; Никитин АЛ, 2002; Loder N., 2000; Bmcker-Davis F. et al., 2008; и др.)

В настоящее время в энергосистемах России продолжается эксплуатация около 100 тыс. трансформаторов и конденсаторов, содержащих до 30 тыс. т. тпихлорбифе-ниловых масел. Полихлорированные бифенилы (ПХБ) призшны высоко токсичными Продуктами антропогенной деятельности, при распаде которых образуются диоксины (DL»=Ö,6-200 м кг/кг, класс опасности I ш ГОСТ 12.01.007-76Х

Длительное воздействие диоксиноподобных соединений даже в небольших концентрациях сопровождается ростом числа онкологических заболеваний, внутриутробной гибелью плода, рождением детей с физическими и психическими аномалиями, снижением и потерей иммунитета (Калетина НИ., 2008; Schecter A., Gasiewicz Т., 2003). Среди показателей токсического действия ПХБ важным является их влияние на регуляторные системы организма, включая репродуктивное здоровье и развитее потомства.

В последнее десятилетие выявлены нарушения репродуктивной функции мужчин, связанные с воздействием ПХБ. Так, у мужчин, проживающих в промышленной зоне Башкирии, обнаружена высокая распространенность репродуктивной патологии: более чем у половины обследованных диагностированы бесплодие и импотенция, простатит и варикоцеле, аномалии развития и гипогонадизм на фоне высокого содержания диоксиноподобных соединений в сперме (Галимов Ш.Н. и др., 2002,2005). В другом исследовании также были подтверждены обратные отношения между качеством спермы здоровых европейских мужчин и количеством ПХБ и их метаболитов в крови (Daliinga J. et aL, 2002). Однако механизмы повреждающего действия ПХБ на репродуктивную систему изучены недостаточно.

Сведения литературы о нарушении репродукгавной функции в экспериментальных исследованиях при воздействии ПХБ сколь многочисленны, столь неоднозначны и противоречивы (Rignell-Hydbom et aL, 2004; Magnusdottir E. et al., 2005; Hsu P. et al., 2007; Murugesan P. et al, 2007).

Так, в ряде экспериментальных исследований показано, что ежедневное хроническое поступление per os арохлора 1254 (зарубежный аналог совала) в концентрациях от 0,05 до 50 мг/кг приводило к развитию нарушений функций надпочечников, печени и иммунной системы (Kimbrough R. et al, 1972; Kling D. et al, 1978; Byrne J. et aL, 1988). Арохлор в дозах от 0,1 до 66 мг/кг при ежедневном введении вызывал нарушения репродуктивной системы как у самцов, так и у самок на фоне общетоксического действия (Brezner Е. et al, 1984).

Хроническое воздействие на репродуктивную систему самцов крыс в дозах от 37 мг/кг до 200 мг/кг проявлялось значительным снижением веса семенников, сниже-

нием количества и подвижности сперматозоидов, увеличением содержания эстрадиола в сыворотке крова По данным Aly Н et al. (2009), введение арохлора 1254 в дозах 1,5 и 3 мгЛсг в течение 20 дней приводило к значительному уменьшению веса тела подопытных животных, семенников и относительного веса эпидвдимиса, отмечалось снижение количества и подвижности сперматозоидов, а также ежедневной продукции спермы.

С другой стороны, го данным Gray L et al. (1993), пероральное введение арохлора в дозе 25 мг/кг на протяжении 15 недель не вызывало никаких достоверных изменений со стороны репродуктивной системы самцов (не менялся вес семенников, количество сперматозоидов, уровни тестостерона в сыворотке крови и тд.) При введении дозы 45мг/кг не выявлены гистологические изменения в семенниках, и лишь в дозе 100 мг/кг отмечалось развитие гранулем в семенниках.

Анализ доступной литературы показал, что далеко не все аспекты рассматриваемой проблемы шиши отражение в научных публикациях. Остается открытым вопрос об уровнях воздействия, вызывающих изменения спермы, о молекулярных и клеточных механизмах повреждающего действия ПХБ, что и послужило основанием для проведения данной работы.

Цель исследования: выявление механизмов спермотоксического дейлъия по-лихлорированных бифенгсюв для разработки информативных критериев оценки патологии эякулята.

Задачи исследования.

1. Изучение функциональных и морфологических показателей сперматозоидов крыс при хроническом воздействии совала в разных концгнграциях.

2. Опенка распределения совола в половых органах самцов крыс.

3. Изучение процессов свободнорадикалыюго окисления и ангиоксидангшй зашиты спермы в зависимости от дозы совола.

4. Определение основных метаболических характеристик спермы при хроническом поступлении совала.

5. Сопоставление морфофункциональных параметров сперматозоидов с данными биохимических исследований при интоксикации соволом.

Научная новтна и теоретическая значимость работы. Показано, что хроническое воздействие совода в дозах 3,75 и 37,5 мг/кг вызывает изменения биохимических и гормональных показателей сгермальной плазмы на фоне дефицита А1Ф и перераспределения цигокинового профиля, которые происходят при морфофункцио-нальных нарушениях эякулята.

Выявлено, что основными механизмами развития штоспермии при хроническом поступлении совала являются усиление образования активных форм кислорода, интенсификация процессов перекисного окисления липидов, а также угнгтениг активности ферментативного и неферментативного звеньев ангиокислигельной защит.

Впервые установлено, что концентрация совала в органах репродуктивной системы самцэв крыс зависит от содержания жировой ткани в органе и располагается по мере убывания в следующей последовательности: эпвдвдимис > семенники > сперма.

Практическая зшчииость работы. На основании результатов собственных исследований и данных литературы предложен дополнительный диагностический индикатор оценки гатоспгрмии при действии ПХБ - «стермальный метабалом», т.е. профиль наиболее информативных метаболитов сгермы.

Показано, что информативными показателями при исследовании спермы при хроническом воздействии ПХБ являются подвижность и жизнеспособность сперматозоидов, содержание фруктозы, АТФ и циклических нуклеотидов в спермоплазме, уровень ТБК-реагирующих продуктов и общей ангиокислигельной активности, а также концентрации тестостерона, эстрадиола и противовоспалительных цигокинов. Материалы исследования включены в методические рекомендации «Оценка профессионального риска для репродуктивного здоровья работников, мужчин и женщин» (М., 2009Х утвержденные на Пленуме Научного Совета № 47 «Медико-экологические проблемы здоровья работающих» Мин-здравсоцразвития России и РАМН.

Полученные результаты используются при чтении лекций для студентов высших и средних медицинских учреждений, врачей медико-санитарных частей, для врачей-курсантов последипломной подготовки.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Хроническое воздействие совала (ПХБ) в течениг 4 месяцев вызывает дозоза-висимые нарушения репродуктивной функции самцрв крыс. Изменения функциональных показателей эякулята, клеточного состава спермы зависят от дозы и длительности воздействия совала и тесно сопряжены с динамикой биохимических и гормональных показателей семенной плазмы экспериментальных животных. Одним т механизмов развития штосшрмии при хроническом воздействии совала является трушгние равновесия про- и ангиокецязнгных процессов.

2. Особенностью распределения совала в органах репродуктивной системы самцов является его избирательное накопление в эпидидимисе, что сопровождается шру-шением функциональных и биохимических показателей эякулята.

3. Предложен диагностический индикатор - «сперм альный метабол см» (профиль наиболее информативных метаболитов семенной плазмы и половых клеток) для оценки состояния спермы при действии ПХБ, а шенно, содержание фруктозы, глюкозы, цитрата, креатинина, АТФ, активность ЛДГ и каталазы, уровень ТЕК -реагирующих продуктов и общей антиокислитель ной активности, а также концентрации тестостерона, эстрадиола, ингерлейкина 1р и ФНОа.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены т I Международном экологическом форуме «Окружающая среда и здоровье человека» (Санкт-Петербург, 2003); Международном конгрессе «Профилактика трушений репродуктивного здоровья от профессиональных и экологических факторов риска» (Волгоград 2004); П Всероссийской конференции по проблемам диоксинов (Уфа, 2004); Российском научном форуме «Мужское здоровье и долголетие» (Москва, 2003, 2006, 2008); научно-практических конференциях студентов и молодых ученых Республики Башкортостан (Уфа, 2004,2007,2008); IV съезде Биохимического Общества РАН (Новосибирск, 2008); проблемной комиссии «Научные основы охраны репродуктивного здоровья работников» Научного Совета РАМН «Медико-экологические проблемы здоровья работающих» (Самара, 2008); Ш Всероссийском съезде профпатологов (Новосибирск, 2008); VII Всероссийском конгрессе «Профессия и здоровье» (Москва, 2008); заседании Проблемной комиссии «Научные основы медицины труда» Научного совета

РАМН и Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации «Медико-э«алогические проблемы здоровья работающих» (Москва, 2009).

Личный вклад автора. Автор сформулировал цель и задачи, определил объем и методы исследований, осуществил планирование и провел исследования, выполнил статистическую обработку материала, анализ и обобщение полученных данных, подготовил публикации. В составе авторского коллектива принимал участие в разработке методических документов. Доля участия автора в сборе и обработке материала составляет 85%, в обобщении результатов - до 90%.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, главы методов исследования, двух глав собственных исследований, обсуждения и выводов. Работа иллюстрирована 17 таблицами и 25 рисунками. Список литературы содержит 284 источника, из которых 68 отечественных и 216 иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Объекты, объем и методы исследования.

Работа выполнена на кафедре биологической и биоорганической химии ГОУ В ПО «Башкирский государственный медицинский университет» и в лаборатории проблем охраны репродуктивного здоровья работников Учреждения Российской Академии медицинских наук НИИ медицины труда РАМН.

Экспериментальные исследования включали проведете функциональных, морфологических, биохшических, гормональных исследований и математическую обработку данных (табл.1)

Для решгния поставленных задач было использовано 332 белых беспородных половозрелых крысы массой 220-270 г, которые содержались на стандартном пищевом рационе.

Статистические группы состояли из 9-12 особей. Эксперименты проводились с соблюдением биоэтических правил по использованию животных в биологических и медицинских исследованиях (Генин AM. и др, 2001), а также методических рекомен-

даций № 1744-77 «Методы экспериментального исследования по установлению порогов действия промышленных ядов на генеративную функцию с целью гигиенического нормирования» (М., 1978)

Совал вводили в желудок peros в виде раствора в растительном масле ежедневно, 5 раз в je делю, в течение 4 мес. Выбор такого способа введения связан с тем, что более 90 % ПХБ в обычных условиях посгушет в организм энгералыю (через желудочно-кишечный тракт и при заглатывании секрета верхних дыхательных путей при ингаляции) (Майстренко В Л, Клюев H.A., 2004; Hanad S. et aL, 2009)

Выбор доз, icпользуемых в эксперименте, основан m данных литературы и нормативных величинах, установленных для различных сред. Анализ литературы показал, что существует большой разброс величии, характеризующих действующие и недействующие уровни. Опираясь на эти данные, при проведении эксперимента нами была выбрана доза 37,5 мг/кг, близкая к порогу вредного действия по интегральным показателям, и доза 3,75 мг/кг, которая, по данным Kassa Н., Jackson W. (1981X Gray L. (1993), не приводила к изменениям в семенниках и в эгщдидимисе.

Животные &.ШИ разделены ш три группы: в первую группу входили крысы, которым ежедневно вводили препарат ш расчета 3,75 мг/кг массы, доза для животных второй группы составила 37,5 мг/кг массы, контрольной группе животных вводили растительное масло.

Для определения статистическойзшчимости полученных результатов весь цифровой матершл был подвергнут математической обработке методой вариационной статил'ики на персональном компьютере с использованием стандартных прикладных программ Microsoft Excel.

Оценка достоверности результатов проводилась с применением t-критерия Стьюденга. За статистически значимые измешния был принят уровень Р0,05. В соответствии с требованиями предъявляемыми к статистическому анализу, были рассчитаны пороговые значения биохимических показателей на основе данных, полученных в контрольной груше, с учетом их средних значений и двух стандартных отклонений (M±2SD), что соответствует 95% доверительному интервалу.

Степень взаимосвязи между признаками оценивали методом корреляционного анализа, используя коэффициенты корреляции Пирсою иКецдалла.

Таблица 1 - Материалы, методы и объем исследований

Методы исследований Характер исследований Материалы и объем исследований

Токсикологические исследования Оценка действия вещества на репродуктивную функцию самцов в хроническом эксперименте (Саноцкий ИВ. и др., 1986). Д ве концентрации модельного вещества, 5 дней в неделю, в течение 4 мес., использовано 330 лабораторных животных

Определение содержания ПХБ в тканях Суммарное содержание и спектр конгенеров полихлорбифенилов в тканях половых органов крыс в хроническом опыте (Erickson М., 1997). Средние пробы исследуемых образцов (жир, семенники, эпидидимис, сперма)

Морфологические исследования эякулята Подсчет общего количества сперматозоидов, количества патологических форм, определение времени подвижности сперматозоидов, оценка дыхательной способности сперматозоидов, их жизнеспособности, подсчет живых и мертвых форм (Ухов ЮЛ, Аспраханцев АФ., 1983; Базарнова МА. и др., 1986) 450 препаратов, цитофо-тометрирование 1550 клеток

Исследования гормонов в спермоплазме Определение концентраций гормонов и медиаторов (тестостерона, эстрадиола, цАМФ), а также некоторых цитокиноп (ин-терлейкина 1, интерлейкина 6, интерлейкина 4, фактора некроза опухоли а) методом им-мунофермеигаого анализа (Козлов ИГ., 2007). 630 проб

Биохимические исследования . спермоплазмы Определение концентрации глюкозы, общего белка, фруктозы, щпрага, лакгага, АТФ, ТБК-реагярующих продуктов Определение активности лактатдегидрогеназы, у-глутамилтраноферазы, аспарггатами-нотрансферазы, щелочной фосфатазы, а-амилазы, НАД-зависимой малатдегидроге-назы, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, су-перокснщщсмутазы, катал азы и глутатион-нероксидазы (Прохорова МЛ, 1982; Пин-кус Ю.М, 2002; Twaroski Т. et al„ 2001). 1380 проб

Математико- статистический анализ Прикладные пакеты программ Microsoft Excel.

Результаты исследований и их обсуждение

Проведенные исследования выявили изменения показателей спермы крыс, которые зависели от дозы и длительности воздействия совала.

Хроническое поступление совола в дозе 37,5 мг/кг (Н группа) приводило к изменению большинства жученных показателей: после 2-х месяцев воздействия: отмечалось увеличение содержания патологических форм сперматозоидов, снижение их подвижности и жизнеспособности. Эти изменения усиливались к 4-му месяцу воздействия (рис. 1,2,3)

12 3 4

Срок наблюдения, месяцы

Рисунок 1— Динамика показателей патаки ических форм сперматозоидов при хроническом воздействии ПХБ, %

Рисунок 2- Подвижность сперматозоидов при хроническом воздействии ПХБ, мин

1 2 3 Л

Срок наблюдения, клее

Срок наблюдения, месяцы

Рисунок 3- Жизнеспособность сперматозоидов при воздействии ПХБ, мин Воздействие в дозе 3,75 мг/кг (I группа) вызывало такие же изменения функциональных показателей сперматозоидов, как и при воздействии большей дозы, однако они развивались лишь к 4-му месяцу опыта. В частности, отмечалось увеличение содержания патологических форм сперматозоидов, снижение их подвижности и жизнеспособности .угнетение дыхательной активности (в I группе 68,4±7Д, в контроле -34,7+4,1 мин, р<0,05).

12 3 4

Срок наблюдения, месяцы

Рисунок 4-Дыхательная активность сперматозоидов при воздействии ПХБ, мин

Через 2 месящ после начала эксперимента в обеих группах отмечено снижение потребления кислорода в 1,6 раза, о чем свидетельствовало замедление дыхательной активности сперматозоидов. К концу 4 месяца воздействия этот показатель в группе животных, получавших большую дозу совала, примерно в два раза превышал показатель в контрольной группе животных: 72,8+ 8,0 мин, в контроле 34,7+4,1 мин, р<0,05 (рис. 4)

Таким образ см, на основании проведенных исследований установлено, что обе дозы совала (37,5 мг/кг и 3,75 мг/кг) вызывают шрушение функционального состояния сперматозоидов. Вместе с тем, при действии дозы 3,75 мгЛсг эти нарушения были менее выражены. Нарушения функциональных характеристик сперматозоидов согласовывались с изменениями биохимических показателей спермальной плазмы крыс (табл. 2)

Корреляционный анализ показал, что максшалыюе количество связей было нацдеж между подвижностью сперматозоидов и биохимическими траметрами спер-моппазмы, причем наиболее тесные взаимодействия обнаружены с показателями метаболизма фруктозы, уровнем АТФ, цАМФ и кальция (табл. 3).

Выявленное в эксперименте снижение содержания энергетических субстратов (глюкозы и лимонной кислоты) и уменьшение скорости фрукголиза сопровождалось уменьшением подвижности и дыхательной активности сперматозоидов.

Увеличение содержания лакгата в спермшлазме при хроническом воздействии ПХБ может отражать, во-первых, выход лакгата ш семенников, где он вовлекается в адаптивное усиление окислительных процессов, во-вторых, его участие в процессе регуляции количества сперматозоидов.

Обнаруженное тми уменьшение уровня АТФ в эякуляте было сопряжено главным образом с функциональными характеристиками сперматозоидов: подвижностью, жизнеспособностью и дыхательной активностью, которые, в свою очередь, предопределяют фертилизационный потенциал гамет.

Таблида 2 - Содержание некоторых метаболитов в спермоплазме при хроническом действии ПХБ (М±т, п=11)

Показатели Группы животных Срок наблюдения, месяцы

1 2 3 4

Общий белок, г/л I 34,712,6 31,013,9 24,712,2* 23,511,8*

П 31,514,0 29,0±3,2 20312,7* 19,412,5*

К 33,7±5,1 34,6±4,4 35,114,9 36,115,4

Альбумин, г/л I 0,87±0,04 0,88±0,06 0,8510,07 0,7110,05*

п 0,87±0,04 0,8410,07 0,8110,03 0,6510,03*

к 0,9110,03 0,9410,03 0,9210,02 0,93Ю,02

Мочевина, мМ/л I 21,311,4 19,711,6 23,011,2 32,112,7*

п 22,511,8 21,412,0 34,711,9* 36,813,1*

к 22,611,9 19,4±23 19,812,2 20312,1

Крсагинин, мкМ/л I 529175,5 543172,0 622193,1 874146,4*

п 540166,2 5831663 829157,9* 9901613*

к 553163,5 557168,7 519156,2 518169,4

Глюкоза, мМ/л I 1^2±0Д6 1»24±0,14 1,1210,08* 0,8410,13*

п 1,29Ю,14 13310,15 0,7210,06* 0,6810,11*

к 13410,11 1.43ЮД5 1,4410,13 1.43ЮД2

Фруктоза, мМ/л I 9,61038 10,1±0,56 9ДЮЗЗ 8,910,67

п 9,0±0,71 9310,75 9,9±0,64 идюда

к 93±0,58 9,5Ю,63 9,610,61 9,410,62

Фрукголш, мМ/л/час I 0,44±0,07 0,4110,05 038Ю,06 0,2810,05*

п 0,42±0,06 031±0,04* 0,2410,07* 0ДЗЮ.04*

к 0,52±0,09 0,5310,08 0,55Ю,09 0,54Ю,09

Цитрат, мМ/л I 25,ша 24,7123 20,611,7* 15,1Ю,9*

п 22311,9 20,912,8 13,8113* 10,410,8*

к. 26,8±1,7 25,611,8 25,811,5 26,011,4

Кальций, мМУл I 1,0410,05 1,1410,03 0,9710,05 0,5710,09*

п 0,91±0,08 0,8410,09 0,5610,08* 0,4110,05*

к 1,01±0,05 1,1110,05 1,0310,05 1,0210,06

Примечание: *здесь и далее -р<Л,05 по дшнению с контрольной группой.

Таблица 3 -Коэффициенты достоверных корреляций между параметрами состояния сперматозоидов и биохимическими показателями спермошгазмы животных при хронической интоксикации ПХБ в дозе 3,75 мг/кг

Параметр сперматозоидов Биохимический показатель Кошроль Опыт

г Р г Р

Количество щелочная фосфатаза 0,40 * -

ACT - 0,25 *

ЛДГ 0,43 * 0,54 ♦*

гтт - 0,28 *

Подвижность фруктоза 0,70 * 0,75 **

фрукголиз 0,66 * 0,73 *

АТФ 0,51 *» 0,25 *

цАМФ 0,39 0,21 *

кальций 0,45 »» 032 »*

щелочная фосфатаза 0,26 » -

ЛДГ 0,21 * -

крезпшин - -0,53 ***

Патологические общий белок 0,74 ** -038 *

формы альбумины 0,65 *» -0,49 *

ACT -036 4 -

АЛТ 0,52 ** -

глюкоза -0,77 -

а-Амилаза - 0,54 *

Дыхатсльвая активность МДГ цитрат АТФ -0^1 -0,44 0,75 * * *» -0,49 -0,60 * **

Жизнеспособность АТФ 0,71 *» 0,74 »»

Примечание: т- коэффициент корреляции Кендапла, р -уровень его достоверности; * -р<0,05, **-р<0,01, ***-р<0,001

В делом, обнаруженные изменения биохимических показателей свидетельствуют о напряжении процессов адаптации регуляторных систем при воздействии ПХБ.

Наиболее чувствительным неспецифическим биохимическим маркером окислительного стресса при действии ксенобиотиков, включая ПХБ, прштш система глута-тиона (НетасЬаж! Т., ЯзаЬа С, 2003) Это подтверждается снижением двигательной активности сперматозоидов, которое коррелировало как с уровнем самого 8Н-глутатиона, так и с глутатионредуктазой, ферментом, обеспечивающим его восстановление. Со всеми функциональными свойствами сперматозоидов может быть связан и

дисбаланс про- и антиокислительных систем с избыточным образованием свободных

радикалов и конечных метаболитов типа ТБК-реагирующих продуктов (табл. 4}

Таблши 4 - Показатели состояния про- и ангиоксидангных процессов в спермоплазме крыс при хроническом воздействии полихлорбифенилов

Показатели Группы жи-вошых Срок наблюдении, месяцы

1 2 3 4

ОАА,вМ/мл I 52,5 ±5,2 563 ±7,4 43,1 ±6,9 26,9 ±5,4*

П 48,3 ± 7,0 45,6 ±7,5 40,7 ±8,4 17,8 ±2,7

К 58,0 ±9,3 58,0 ±93 58,0 ±93 58,0 ±93

сод Е/мг белка I 220,4 ±10,6 216,0 ±12,9 220,4 ±10,6 219,8 ±11,4

II 222,5 ±73 192,9 ±93» 163,4 ±11,5« 140,7 ±123*

К 224 ±8,9 227 ±10,5 231 ±11,1 227 ±10,7

гпо Е/мг белка I 27,9 ±2,6 25,4 ±2,2 26,1 ±1,8 21,7 ±1,5*

п 24,0 ±3,1 22,1 ± 1,7* 16,6 ±1,8* 13,4 ±1,5*

к 27,4 ±3,0 293 ±2,5 283 ±1,9 29,1 ±2,8

Кэталаза нКат/мг белка I 5,12 ±0,25 5,17 ±0,48 4,93 ±0,47 4,11 ±036*

п 4,98 ±036 3,89±0,41* 3,10± 035* 2,10 ±039

к 4,93 ±0,28 531 ±031 536 ±032 538 ±039

Глутатион-5Н нМ/мл I 1153 ±14,4 1173 ±14,0 120,9 ± 13,5 82,5 ±6,6*

п 118,1 ±10,9 114,5 ±133 81,0±9,1* 673 ±8,1*

к 117,7± 13,6 116Д ±12,7 117,7± 11,9 116,7 ±12,6

Глугашон-редукгаза нКат/мг белка I 3,28 ±0,22 3,13 ±036 339 ±0,19 2,83 ±030

п 3,05 ±0,19 332 ±0,16 2,74 ±038 2,69 ±034

к ЭД6±031 3,11 ±032 3,14 ±031 334 ±039

ТБК-РП, нМ/мл I 30,8 ±5,5 36,4 ±5,0 37,5 ±3,8 51,1 ±6,4*

п 35,6 ±4,0 34,0 ±5,9 59,6 ±9,1* 773 ±8,7*

к 33,7 ±4,8 34,8 ±4,9 31,9 ±4,4 32,8 ±4,6

Информативным методой оценки секреторной активности эндокринных желез является определение базальной концентрации гормонов в спермоплазме подопытных животных. Хотя гормошльные сиггалы выступают в качестве непременного условия успешного сперматогенеза, исследования последнего времени свидетельствуют об

участии в этом процессе множества других биологически активных соединений, в частности, цигокинов (Huleihel M., Lunenfeld Е, 2004; Ingrmn W., Jones R, 2008).

Стероидный профиль спермогшазмы подопытных животных, а именно, концентрация в ней тестостерона и эстрадиола, синтез и секреция которых в семенниках определяется не в последнюю очередь системой цигокинов (Morales V. et aL, 2003), достоверно отличался от показателей ингакгной группы (табл. 5)

Таблида 5 - Содержание некоторых цигокинов и половых гормонов в спермо-плазме самцов крыс при воздействии ПХБ в течение 4 мес (М+т, =12)

Группа животных ИЛ lß ИЛ6 ИЛ4 ФНОа Тестостерон Эслрадиол

пг/мл нм/л пм/л

Контроль 531±0,62 20,4±1,78 9,40±1,62 10,1+0,92 1,82±0Д0 54,7±6,9

I 9Д7±0,87* 27,4±2,0* 7,88±0,83 16,7±0,94* 1,12±0,15* 8619,1*

П 8,93±0,79* ЗЗДй,62* 5,52±0,62* 17«3±0,89ф 1Д1±0,13* 103,5±11,4*

Проведенные исследования показали, что снижение содержания тестостерона находилось в прямой зависимости от дозы яда (1 Д1±0,13 и 1,12±0,15 нМ/л у животных I и II группы, соответственно, против 1,82±ОДО нМ/л в контроле); в то время как колебания уровня эстрадиола имели обратную зависимость (86+9,1 и 103,5+11,4 против 54,7±6,9 пМ/л в контроле)

Повышение уровня эстрадиола при интоксикации ПХБ негативно коррелировало с жизнеспособностью сперматозоидов (г = -0,61; р<0,01) По данным Нишлаг Э, Бе-ре Г. (2005), чем выше уровень эстрадиола в крови, тем более выражены повреждения спермагогенного эпителия, приводящие к нарушению фергильности.

Обнаружено также статистически зшчилое увеличение концентрации провос-палигельных цигокинов в семенной плазме (интерлейкина 1Р, иигерлейкина 6, ФНОа) на фоне недостоверных колебаний противовоспалительного ингерлейкиш 4, что может отражать нарушение равновесия Th 1 ЛЪ2-цитокиюв, способное привести к ослаблению иммуносупрессорной активности спермы в условиях интоксикации.

На фоне дисбаланса гормонов и цигокинов были выявлены выраженные изменения клеточного состава эякулята и его функциональных характеристик при воздействии ПХБ, что может быть связано с накоплением этого вещества в репродуктивных органах самцов.

Установлено избирательное накопление ПХБ в эпидндимисе, которое было сопоставимо с их кумуляцией в жировой ткани - основном месте депонирования соединений класса стойких органических загрязнителей. Известно, что этому органу принадлежит первостепенная роль в процессах созревания сперматозоидов, обретения ими поступательного движения (подвижности) и оплодотворяющей способности.

Другой особенностью распределения ПХБ явился высокий уровень поглощения наиболее токсичных плагарных тетра-, цента- и гексахлорпроизводных в эпщщдимисе и семенниках (рис. 5).

На основании этих данных можно консталфовать, что полихлорбифенипы обладают повышенной тропностью не только к жировой ткани, но и к репродуктивном органам, прежде всего, мужским, и это обстоятельство, вероятно, выступает в качестве одной из предпосылок снижения фергильного потенциала в условиях интоксикации этш и антропогенным и загряз нигелям и.

ЭС17 ВС16 □ 015 ИС14

I

Ибифснилы

О 200 400 600 800 1000

Рисунок 5- Профиль кошенеров ПХБ в эпидндимисе и семенниках

1200 1400

мкг/г ткани

Полученные результаты с учетом данных литературы позволяют считать, что ПХБ в дозах 37,5 мг/кг и 3,75 мг/кг вызывают патологию эякулята, что опровергает утверждения других авторов, не выявивших при этих уровнях воздействия изменений в репродуктивной системе (Kassa Н., Jackson W., 198; Gray L, 1993),

В гашем исследовании показано, что в качестве прогностического индикатора нарушений состояния эякулята можно рассматривать профиль наиболее информативных метаболитов спермы, т.н. «спгрмапьный метаболом». Banatt С. (2008) полагает, что спермальный метаболе»! предетавляет собой перспективный биомаркер мужской фергильности, определение которого позволит дополнить трудоемкий и рутинный анализ спермограммы. Это подтверждается работой Комаровой MB. (2000), показав-шей,что причиной мужского бесплодия могут быть биохимические изменгния в сперматозоидах при отсутствии видимых нарушений клеточного состава эякулята.

Полученные матершлы обосновывают целесообразность использования предложенных методов исследования для мониторинга репродуктивной функции при диспансеризации мужчин, работающих с вредными химическими веществами, в частности, с ПХБ, диоксинами и родственными соединениями. Это тем более актуально, что в России полномасштабные работы по утилизации ПХБсодержащгго оборудования (трансформаторов, конденсаторов и др.) еще только начинаются.

ВЫВОДЫ

1. Воздействие совала (ПХБ) в хроническом эксперименте в дозах 3,75 и 37,5 мг/кг вызывает трушения функционального состояния сперматозоидов у крыс: ограничение подвижности, снижение жизнеспособности, шрушение дыхательной активности и существенное увеличение количества патологических форм.

2. Изменения клеточного состава эякулята зависят от длительности воздействия совала и тесно сопряжены со сдвигами биохимических и гормотльных показателей с гермы экспериментальных животных, что проявляется уменьшением концентрации общего белка, альбуминов и энергетических субстратов, торможением скорости фрук-толиза, приростом уровня конечных продуктов азотистого обмена, ингибированием

окислительных ферментов, инверсией соотношения тестостерон^ страдиол на фоне дефицита А ТФ.

3. Особенностью действия совала является его накопление в эпидидимисе, что свидетельствует о высокой проницаемости гематотестикулярного барьера для ПХБ и может вызвать снижение фертильности

4. Одним из ведущих механизмов развития патологических сдвигов в сперме при хроническом воздействии совсша в обеих дозах является усиление образования активных фора кислорода, интенсификация процессов пере кис ного окисления липидов с избыточным накоплением в семенной плазме ТЫС-реагирующих продуктов.

5. При воздействии совала в дозе 3,75 мг/кг ш протяжении 3 месяцев эксперимента наблюдались изменения показателей энергетического обмет спермоплазмы (скорости фрукголиза, концентрации АТФ), которые предшествовали патологическим сдвигам морфологических и функциональных показателей сперматозоидов. С 4 месящ выраженность этих изменений нарастала, что сопровождалось снижением жизнеспособности, подвижности и дыхательной активности сперматозоидов.

6. Корреляционный атлиз взаимосвязей морфофункциональных и биохимических показателей эякулята с параметрами свободнорадикального статуса выявил шли-чие сильных, в ряде случаев разнонаправленных ассоциаций, например, между подвижностью и содержанием ТЕК-реагирующих продуктов (г= -0,63, р<0,001) или жизнеспособностью и активностью глутатионредукгазы (г=0,57, р<0,05), что указывает на различную роль отдельных компонентов про- и ангиоксидангных систем в возникновении нарушений сперматогенеза и может служить прогностическим критерием развития патологии спермы при действии ПХБ.

7. Для мужчин, работающих с ПХБ-содержащши веществам и типа совола, с целью ранней диагностики нарушений фертильности в дополнение к классическим методам исследования сгермсграммы рекомендуется количественная оценка шиболее информативных аталигов семенной плазмы (фруктозы, глюкозы, цитрата, креатинина, АТФ, ТЕК-РП, каталазы, ЛДГ, тестостерона, интерлейкина 1(3, ФНОа).

Список научных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Галимова Э.Ф., Абдуллина А.З. Цигокиновый спектр сыворотки крови и семенников самцов крыс при экспериментальной интоксикации палихлорбифенилами // Здравоохранение Башкортостана. - 2003. - Спецвыпуск № 4. - С. 11-14.

2. Галимов Ш.Н., Аглетдинов Э.Ф., Галимова Э.Ф., Громенко Д.С., Амирова 3JC., Абдуллина A3. Ecotoxicants and man reproductive health: the global threat // Environment and Human Health: The complete Works of International Ecologjc Forum, St Petersburg, Russia/Editor in chief GA. Sofronov. - SPb: SpecLit,2003.-P. 347-348.

3. Галимов IILH., Аглетдинов Э.Ф., Галимова Э.Ф., Абдуллина A.3., Мухамедея-нов РМ. Экополлютанты и репродуктивное здоровье мужчин: от оценки риска до профилактики нарушений // Профилактика нарушений репродуктивного здоровья от профессиональных и экологических факторов риска: Мат. Международного конгресса / Под. ред. НФИзмерова. - Волгоград, 2004. - С. 6-9.

4. Амирова 3JC., Абдуллина А.З., Галимова Э.Ф., Галимов IILH. Контаминация спермы ПХДЦ/ПДДФ: результаты обследования жителей промышленных городов // Мат. П Всероссийской конф. по проблемам диоксинов. - Уфа: НИИ БЖД РБ, 2004. - С. 257-258.

5. Абдуллина А.З., Галимова Э.Ф., Галимов ИШ. Метаболическая характеристика спермальной плазмы при интоксикации пояихлорбифенилами // Научный прорыв - 2004: Сб. трудов конф. ученых Республики Башкортостан, посвященной Году окружающей среды. - Уфа, 2004. - С. 17-18.

6. Абдуллина А.З., Галимов IILH., Галимова Э.Ф. Проблемы мужского здоровья: вызовы: XXI века // Здравоохранение Башкортостана. - 2004. - Спец. выпуск № 4. - С. 69-72.

7. Круговых Н.Ф., Абдуллина А.З., Галимова Э.Ф., Галимов IILH. Нарушение сперматогенеза палихлорбифенилами: эндокринные и паракринные механизмы повреждения// Авиакосм. экол. мед.-2004.-№ 6.-С. 51-56.

8. Абдуллиш АЗ., Галшова Э.Ф., Галимов Ш.Н. Особенности биохимическсго состава спермы при воздействии экополлютангов класса ПХБ //Мужское здоровье и долголетие: Мат. 4-го Российского тучного форума. -Москва, 2006. - С. 30.

9. Абдуллина А.З. Влияние полихлорбифенилов на процессы свободноради-кального окисления в сперме // Вопр. теор. и пракг. медицины: Мат. 72-й Респ. научной конф. студентов и молодых ученых. - Уфа, 2007. - С. 5-6.

10. Абдуллина АЗ, Галшова Э.Ф., Громенко Д.С, Амирова З.К, Галимов 14 Н. Накопление приоритетных загрязнителей окружающей среды класса полихлорбифенилов в жировой ткани и оргатх мужской репродуктивной системы // Мужское здоровье и долголетие: Магершлы 6-го Российского научного форума. - Москва, 2008. -С. 7.

11. Абдуллина АЗ., Галимова Э.Ф., Галимов Ш.Н. Влияние поллютангов класса полихлорбифенилов ш содержание АТФ, кальция и цАМФ в спермоплазме экспериментальных животных // IV съезд Рос. общества биохимиков и молекулярных биологов. - Новосибирск: «Арта», 2008. - С. 418.

12. Шарафиев Г.Р., Ангипова И.Н., Исхаков ПР., Сафарагалиева Р.Т., Исланаева КА, Абдуллина АЗ. Распределение экоюллютангов класса полихлорбифенилов в органах репродуктивной системы и жировой ткани экспериментальных животных // Вопр. теор. и пракг. медицины: Мат. 73-й йсп. научной конф. студентов и молодых ученых,-Уфа, 2008.-С. 119-121.

13. Громенко Д.С., Галимов Ш.Н., Амирова З.К, Абдуллина АЗ, Громенко Ю.Ю., Галимова Э.Ф. Гонадсггокеическое действие полихлорбифенилов // Бюлл. экс-пер.биол.-2008. -№7.-С.76-79.

14. Галимов И1Н, Громенко Д.С, Абдуллиш А.З, Галимова Э.Ф. Спермогок-с ичес кие свойства приоритетных загрязнителей окружающей среды класса полихлорбифенилов//Мед. труда и пром.экология..-2008. -№ 10.-С. 31-33.

15. Галимов Ш.Н., Громенко Д.С., Абдуллиш А.З., Галимова Э.Ф, Гшатушшн Т.Р. «Кршис сперматозоида» ш рубеже тысячелетий: факты и гипотезы //Мужское здоровье и долголетие:Мат. 7-го Российского шучногофорума.-М, 2009.-С. 24.

16. Галимов И1Н, Громенко Д.С, Абдуллина А.З, Галимова Э.Ф, Гшатушшн Т.Р, Мукминов А.А, Сивочалова ОБ. Мужчина в зеркале эволюции, экологии, экономики и эмансипации // Мат. V России:кого конгресса «Мужское здоровье». - Кисловодск, 2009. - С. 3540.

АБ ДУЛ Л И НА АЙГУЛЬ ЗАРИФОВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОЛИХЛОРБИФЕНИЛОВ НА СОСТОЯНИЕ ЭЯКУЛЯТА

(экспериментальное исследование на примере совола)

14.00.50 - медицина труда

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Лицензия № 0201000792 от 22.03.07 Подписано в печать 27.08.2009 г. Отпечатано на ризографе. Формат 60x90 1/16 Тираж 100 экз.

Актуальность темы. Одной из самых заметных демографических тенденций конца XX — начала XXI века стало ухудшение репродуктивного здоровья населения. По данным, представленным на Конференции ООН по окt « ружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро, в период с 1960 по 1990 гг. величина коэффициента фертильности снизилась в 1,5 раза (Программа действий, 1993). Согласно статистике ВОЗ, от 8 до 15% семей имеют проблемы с естественным наступлением беременности, в развитых странах более 40 млн. супружеских пар лечатся от бесплодия и более 2 млн. молодых пар поступают на лечение ежегодно (Руководство ВОЗ, 2001).

- • Интерес к проблеме репродуктивного здоровья- мужчин, в частности, вклада мужской компоненты в бесплодный брак, был вызван ростом этой патологии в экономически развитых странах (Lunenfeld В;, Van Steirteghem А., 2004). В научной литературе были опубликованы многочисленные сообщения о снижении количества и качества эякулята у мужчин в конце XX века (Галимов Ш.Н. и др., 2005; Carlsen Е. et al., 1992; Multigner L., Oliva А., 2002; Iwamoto Т. et al. 2006; Lopez Teijon M. et al., 2007 и др.). При этом указывалось, что рост частоты аномалий мужской половой системы (гипоспадии, крипторхизма), рака яичек и нарушений сперматогенеза ассоциирован с загрязнением производственной и окружающей среды (Ревич Б.А. и др., 2004; Sharpe R., Skakkebaek N., 1993, 2008; Den Hond E. et al., 2002>

Установлено, что действие различных химических соединений на репродуктивную систему может проявляться феминизацией самцов и маскулинизацией самок, недоразвитием или отсутствием вторичных половых признаков, явлениями гермафродитизма, пороками развития половых органов, нарушениями овогенеза,.сперматогенеза и бесплодием, прекращением развития и гибелью эмбрионов, сдвигом соотношения полов у потомства в сторону самок, девиациями полового поведения и т.д. (Никитин А.И., 2002; LoderN.,'2000; Bmcker-Davis F. et al., 2008; и др.).

В настоящее время в энергосистемах России продолжается эксплуатация около 100 тыс. трансформаторов и конденсаторов, содержащих до 30 тыс. т. полихлорбифениловых масел. Полихлорированные бифенилы (ПХБ) признаны высоко токсичными продуктами антропогенной деятельности, при деградации которых образуются диоксины (DL50=0,6-200 мкг/кг, класс опасности I по ГОСТ 12.01.007-76).

Длительное воздействие диоксиноподобных соединений даже в небольших, концентрациях сопровождается ростом числа онкологических заболеваний, внутриутробной гибелью плода, рождением детей с физическими и психическими аномалиями, снижением и потерей иммунитета (Калетина Н.И., 2008; Schecter A., Gasiewicz Т., 2003). Среди показателей токсического действия ПХБ важным является их влияние на регуляторные системы организма, включая репродуктивное здоровье и развитие потомства.

В последнее десятилетие выявлены нарушения репродуктивной функции мужчин; связанные с воздействием ПХБ. Так, у мужчин, проживающих в промышленной зоне Башкирии, обнаружена высокая распространенность репродуктивной патологии: более чем у половины обследованных диагностированы бесплодие и импотенция, простатит и варикоцеле, аномалии развития и гипогонадизм на фоне высокого содержания диоксиноподобных соединений в сперме (Галимов Ш.Н. и др., 2002, 2005). В другом исследовании также были подтверждены обратные отношения между качеством спермы здоровых европейских мужчин и количеством ПХБ и их метаболитов в крови (Dallinga J. et al., 2002). Однако механизмы повреждающего действия ПХБ на репродуктивную систему изучены недостаточно.

Сведения литературы о нарушении репродуктивной функции у мужчин при воздействии ПХБ сколь многочисленны, столь и неоднозначны, а порой и противоречивы (Rignell-Hydbom A. et al., 2004; Magnusdottir Е. et al., 2005; Hsu P. et al., 2007; Murugesan P. et al., 2007).

Так, в ряде экспериментальных исследований показано, что ежедневное хроническое поступление per os арохлора 1254 (зарубежный аналог сово-ла) в концентрациях от 0,05 до 50 мг/кг приводило к развитию нарушений функций надпочечников, печени и иммунной системы (Kimbrough R. et al., 1972; Kling D. et al., 1978; Byrne J. et al., 1988). Арохлор в дозах от 0,1 до 66 мг/кг при ежедневном введении вызывал нарушения репродуктивной,системы как у самцов, так и у самок на фоне общетоксического действия (Brezner Е. et al., L984).

Хроническое воздействие на репродуктивную систему самцов. крыс в дозах от 37 мг/кг до 200 мг/кг проявлялось значительным снижением веса семенников, снижением количества и подвижности сперматозоидов, увеличением содержания эстрадиола в сыворотке крови. По данным Aly Н. et al. (2009), введение арохлора 1254 в дозах 1,5 и 3 мг/кг в течение 20 дней приводило к значительному уменьшению веса тела подопытных животных, семенников и относительного веса эпидидимиса, отмечалось снижение количества и подвижности сперматозоидов, а также ежедневной продукции спермы.

С другой стороны, по данным Gray L. et al. (1993), пероральное введение арохлора в дозе 25 мг/кг на протяжении 15 недель не вызывало никаких достоверных изменений со стороны репродуктивной системы самцов (не менялся вес семенников, количество сперматозоидов, уровни тестостерона в сыворотке крови и т.д.). При введении дозы 45мг/кг не выявлены гистологические изменения в семенниках, и лишь в дозе 100 мг/кг отмечалось развитие гранулем в семенниках.

Анализ доступной литературы показал, что далеко не все аспекты рассматриваемой проблемы нашли отражение в научных публикациях. Остается открытым вопрос об уровнях воздействия, вызывающих изменения спермы, о молекулярных и клеточных механизмах повреждающего действия ПХБ, что и послужило основанием для проведения данной работы.

Цель исследования: Выявление механизмов спермотоксического действия полихлорированных бифенилов для разработки информативных критериев оценки патологии эякулята.

Задачи исследования.

1. Изучение функциональных и морфологических показателей сперматозоидов .крыс при хроническом воздействии совола в разных концентрациях.

2. Оценка распределения совола в половых органах самцов крыс.

3. Изучение процессов свободнорадикального окисления и антиокси-дантной защиты спермы в зависимости от дозы совола.

4. Определение основных метаболических характеристик спермы при хроническом поступлении совола.

5. Сопоставление морфофункциональных параметров сперматозоидов с данными:биохимических исследований при интоксикации соволом;

Научная новизна и теоретическая значимость работы. Показано, что хроническое воздействие соволом в дозах 3,75 и 37,5 мг/кг вызывает изменения биохимических и гормональных показателей спермальной плазмы на фоне дефицита АТФ и перераспределения цитокинового профиля, которые происходят при морфофункциональных нарушениях эякулята. • » » •

Выявлено, что одним из основных механизмов развития патоспермии при хроническом поступлении совола является усиление образования активных форм кислорода, интенсификация процессов, перекисного окисления ли-пидов, а также угнетение активности- ферментативного и неферментативного звеньев антиокислительной защиты.

Впервые установлено; что концентрация совола в органах репродуктивной системы самцов крыс зависит от содержания жировой ткани в органе и располагается по мере убывания в следующей последовательности: эпиди-димис > семенники > сперма."

Практическая значимость работы. На основании результатов собст венных исследований и данных литературы предложен дополнительный диагностический индикатор оценки патоспермии при действии ПХБ - «спермальный метаболом», т.е. профиль наиболее информативных метаболитов i спермы.

Продемонстрировано, что* информативными показателями при исследовании спермы при хроническом воздействии ПХБ являются подвижность и жизнеспособность сперматозоидов' содержание фруктозы, АТФ и циклических нуклеотидов в спермоплазме, уровень ТБК-реагирующих продуктов и общей антиокислительной активности, а также концентрации тестостерона, эстрадиола и противовоспалительных цитокинов.

Материалы исследования^ включены в методические рекомендации «Оценка .профессионального риска для репродуктивного здоровья работай- > ков, мужчин и женщин» (М., 2009), утвержденные на Пленуме Научного Совета № 47 «Медико-экологические проблемы здоровья работающих» Мин-здравсоцразвития России и РАМН.

Полученные результаты используются при чтении лекций для студентов высших и средних медицинских учреждений, врачей медико-санитарных частей, для врачей-курсантов последипломной подготовки. Основные положения, выносимые на защиту: 1. Хроническое воздействие совола (ПХБ) в течение 4 месяцев вызывает дозозависимые нарушения репродуктивной функции самцов крыс. Изменения функциональных показателей эякулята, клеточного состава спермы зависят от дозы и длительности воздействия совола и тесно сопряжены с динамикой биохимических и гормональных показателей семенной плазмы экспериментальных животных. Одним из механизмов развития патоспермии при хроническом воздействии совола является нарушение равновесия про- и ан-тиоксидантных процессов.

2. Особенностью распределения совола в органах репродуктивной системы самцов является его избирательное накопление в эпидидимисе, что сопровождается нарушением функциональных и биохимических показателей эякулята.

3. Предложен диагностический индикатор - «спермальный метабол ом» (профиль наиболее информативных метаболитов семенной плазмы и половых клеток) для оценки состояния спермы при действии ПХБ, а именно, содержание фруктозы, глюкозы, цитрата, креатинина, АТФ, активность ЛДГ и каталазы, уровень ТБК-реагирующих продуктов и общей антиокислительной активности, а также концентрации тестостерона, эстрадиола, интерлейкина 1(3 и ФНОа.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на I Международном экологическом форуме «Окружающая, среда и здоровье человека» (Санкт-Петербург, 2003), Международном конгрессе «Профилактика нарушений репродуктивного здоровья от профессиональных и экологических факторов риска» (Волгоград, 2004), II Всероссийской конференции по проблемам диоксинов (Уфа, 2004), Российском научном форуме «Мужское здоровье и долголетие» (Москва, 2003, 2006, 2008), научно-практических конференциях студентов и молодых ученых Республики Башкортостан (Уфа, 2004, 2007, 2008), IV съезде Биохимического Общества РАН (Новосибирск, 2008),

I о 1 проблемной комиссии «Научные основы охраны репродуктивного здоровья работников» Научного Совета РАМН «Медико-экологические проблемы здоровья работающих» (Самара, 2008), III Всероссийском съезде профпато-логов (Новосибирск, 2008), VII Всероссийском конгрессе «Профессия и здоровье» (Москва, 2008), заседании Проблемной комиссии «Научные основы медицины труда» Научного совета РАМН и Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации «Медико-экологические проблемы здоровья работающих» (Москва, 2009).

Личный вклад автора. Автор сформулировал цель и задачи, определил объем и методы исследований, осуществил планирование и провел исследования, выполнил статистическую обработку материала, анализ и обобщение полученных данных, подготовил публикации. В составе авторского коллектива принимал участие в разработке методических документов. Доля участия автора в сборе и обработке материала составляет 85%, в обобщении результатов - до 90%.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, главы методов исследования, двух глав собственных исследований, обсуждения и выводов. Работа иллюстрирована 17 таблицами и 25 рисунками. Список литературы содержит 284 источника, из которых 68 отечественных и 216 иностранных авторов.

выводы

1. Воздействие совола (ПХБ) в хроническом эксперименте в дозах 3,75 и 37,5 мг/кг вызывает нарушения функционального состояния сперматозоидов у крыс: ограничение подвижности, снижение жизнеспособности, нарушение дыхательной активности и существенное увеличение количества патологических форм.

2. Изменения клеточного состава эякулята зависят от длительности воздействия совола и тесно сопряжены со сдвигами биохимических и гормональных показателей спермы экспериментальных животных, что проявляется уменьшением концентрации общего белка, альбуминов и энергетических субстратов, торможением скорости фруктолиза, приростом уровня конечных продуктов азотистого обмена, ингибированием окислительных ферментов, инверсией соотношения тестостерон/эстрадиол на фоне дефицита АТФ.

3. Особенностью действия совола является его накопление в эпидидимисе, что свидетельствует о высокой проницаемости гематотестикулярного барьера для ПХБ и может вызвать снижение фертильности.

4. Одним из ведущих механизмов развития патологических сдвигов в сперме при хроническом воздействии совола в обеих дозах является усиление образования активных форм кислорода, интенсификация процессов пе-рекисного окисления липидов с избыточным накоплением в семенной плазме ТБК-реагирующих продуктов.

5. При воздействии совола в дозе 3,75 мг/кг на протяжении 3 месяцев эксперимента наблюдались изменения показателей энергетического обмена спермоплазмы (скорости фруктолиза, концентрации АТФ), которые предшествовали патологическим сдвигам морфологических и функциональных показателей сперматозоидов. С 4 месяца выраженность этих изменений нарастала, что сопровождалось снижением жизнеспособности, подвижности и дыхательной активности сперматозоидов.

6. Корреляционный анализ взаимосвязей морфофункциональных и биохимических показателей эякулята с параметрами свободнорадикального статуса выявил наличие сильных, в ряде случаев разнонаправленных ассоциаций, например, между подвижностью и содержанием ТБК-реагирующих продуктов (г= -0,63, р<0,001) или жизнеспособностью и активностью глута-тионредуктазы (г=0,57, р<0,05), что указывает на различную роль отдельных компонентов про- и антиоксидантных систем в возникновении нарушений сперматогенеза и может служить прогностическим критерием развития патологии спермы при действии ПХБ.

7. Для мужчин, работающих с ПХБ-содержащими веществами типа совола, с целью ранней диагностики нарушений фертильности в дополнение к классическим методам исследования спермограммы рекомендуется количе

• - 4 ственная оценка наиболее информативных аналитов семенной плазмы (фруктозы, глюкозы, цитрата, креатинина, АТФ, ТБК-РП, каталазы, ЛДГ, тестостерона, интерлейкина 1/3, ФНОа).