Автореферат и диссертация по медицине (14.00.15) на тему:Морфофункциональная характеристика эндокринной ткани семенников при нарушении ее эпифизарной регуляции

На правах рукописи

□03057125

Галныкина Наталья Николаевна

МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНДОКРИННОЙ ТКАНИ СЕМЕННИКОВ ПРИ НАРУШЕНИИ ЕЕ ЭПИФИЗАРНОЙ РЕГУЛЯЦИИ

14 00.15 - патологическая анатомия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Ульяновск - 2007

003057125

Работа выполнена на кафедре морфологии государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ульяновский государственный университет»

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор

Татьяна Яковлевна Тарарак

Официальные оппоненты* доктор медицинских наук, профессор

Радик Магзинурович Хайруллин доктор медицинских наук, профессор Надежда Алексеевна Плотникова

Ведущая организация: ГОУ ВПО Самарский государственный медицинский университет

Защита диссертации состоится <cfOñvCC&s^f <7 2007 года в

часов

на заседании диссертационного совета ДМ 212 278 06 при Ульяновском государственном университете по адресу г Ульяновск, ул. Университетская Набережная, 1, ауд 701

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ульяновского государственного университету на cagxe http //www.uni.ulsu ru

Автореферат разослан ^ 2007г.

Отзывы на автореферат просим присылать по адресу 432000, г Ульяновск, ул Л Толстого, 42

Ученый секретарь диссертационного совета, к. м. н , доцент

М.А Визе-Хрипунова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Актуальность проблемы регуляции сперматогенеза обусловлена спецификой репродуктивной системы, патология которой, в отличие от расстройсгв других систем, вызывает изменения ее функции не только у данного организма, но и сказывается на жизнеспособности последующих поколений.

Понятие «репродуктивная функция» складывается из процесса формирования половых клеток и осуществления полового поведения Регуляция этой функции являет собой многоуровневую систему «гипоталамус -гипофиз - гонады», все звенья которой тесно взаимосвязаны механизмами положительных и отрицательных обратных связей В тоже время, на функционирование этой регуляторной системы оказывает влияние нервная система и эпифиз, посредством продукции биоактивных веществ Нарушение регуляторных взаимодействий неизменно приводит к развитию патологического процесса, как в регулируемой системе, так и в организме в целом

Изучение ритмов функционирования различных систем организма, а также их регуляторных механизмов, имеет важное значение в клинике Это обусловлено тем, что циркадианные ритмы изменяются при различных воздействиях, а их нарушение является одним из первых симптомов начинающихся отклонений организма в целом (Рябых Т.П и др, 2000; Kos-Kunda В et al., 2002) Вместе с тем, сам десинхроноз может завершаться углублением патологии и возникновением заболевания (Рапопорт С И, 1997)

Несомненна роль нарушения эпифизарной регуляции в развитии таких патологических процессов как депрессии (Арушанян Э Б , 2002, Wehr ТА, 1996), сезонные аффективные расстройства (Lescowitz Е, 1990), ин-сомнии (Alvares В et al, 1992) развитие злокачественных образований (Анисимов ВН, 1980, Арушанян ЭБ, 2005, Tamarkin L et al, 1981) В тоже время данные о влиянии эпифиза на репродуктивную систему отражают преимущественно роль эпифиза в формировании репродукции в онтогенезе и ее сезонных изменениях (Линкольн Д А, 1987, Goldman В D , 1991) В последние годы установлено наличие циркадианного ритма сперматогенеза и участие эпифиза в его per, ляции (Железняк Е В , 2003).

Наличие циркадианной ритмичности выделения в кровь гипофизар-ных гормонов и участие эпифиза в регуляции их выведения, циркадианный ритм уровня тестостерона в периферической крови (Bonnefond С et al., 1989, EsquiFino AI et al, 1998, Garsia-Bonacho M et al, 2000), а также цир-кадианная ритмичность течения сперматогенеза указывают на существование суточного ритма эндокринной активности семенника, регуляция которого, вероятнее всего также осуществляется эпифизом

Только в единичных исследованиях были предприняты попытки изучения суточной динамики активности эндокринной ткани семенников

(Индирякова О А, 1999, Позднякова Н В , 2004) При этом функция изучалась в течение лишь одного периода циркадианного ритма, что не позволило сделать обоснованный вывод о циркадианной ритмичности функционирования эндокринной ткани семенника, не был изучен эффект введения олигопептидов эпифиза на формирование ритма.

Одним из проявлений течения сперматогенеза является спермато-генный цикл, состоящий у белых крыс из 14 стадий (ЬеЫопё С Р., ОегтогП У, 1952). К настоящему времени показано, что стадии сперматогенного цикла являются отражением течения периодов сперматогенеза, а не формой его организации (Арав В И и др, 2003) В связи с этим, немногочисленные и противоречивые сведения о связи между активностью перитубу-лярной эндокринной ткани и стадией сперматогенного цикла, протекающей в извитом канальце семенника (Астраханцев А Ф., 1996, Вег§Ь А, 1985, Рашациа Я е1 а1, 1988) требуют дополнительного исследования

Таким образом, как существование циркадианного ритма активности эндокринной ткани, так и участие эпифиза в его регуляции остаются невыясненными, составляя и в настоящее время актуальную проблему современной биологии и медицины Наряду с этим несомненный интерес представляют возможные ритмогенные эффекты биологически активных олигопептидов эпифиза, в частности, в аспекте их применения в медицинской практике для коррекции патологических состояний с биоритмологическими нарушениями

Цель и задачи исследования. С учетом изложенного целью настоящей работы является изучение суточной динамики активности эндокринной ткани семенника при нарушени л эпифизарной регуляции, моделью которой является эпифизэктомия

Достижение указанной цели основывается на решении следующих

задач

1) изучить суточную динамику количества активных клеток Лейди-га у интактных белых крыс,

2) исследовать функциональную активность эндокриноцитов интактных животных,

3) выяснить возможность существования связи между стадией сперматогенного цикла и активностью перитубулярной эндокринной ткани семенника

4) изучить суточную динамику количества активных клеток Лейди-га и их функциональную активность у эпифизэктомированных животных,

5) исследовать влияние введения биологически активных пептидов эпифиза у эпифизэктомированных животных на суточную динамику количества активных клеток Лейдига и их функциональную активность

Научная новизна. Впервые установлено существование циркадиан-ных ритмов активности эндокринной ткани семенника Показана роль эпифиза и его олигопептидов в регуляции циркадианных ритмов эндокринной ткани. Результаты исследования позволяют подтвердить представление о сперматогенном цикле как об одном из проявлений пространственной организации сперматогенной ткани и процесса сперматогенеза.

Научно-практическая значимость работы. Результаты настоящей работы позволяют конкретизировать представление о временной организации репродуктивной функции и особенностях ее регуляции эпифизом, а также определяют актуальные направления дальнейшего изучения биоритмологической структуры сперматогенеза Возможное участие пептидов эпифиза в формировании циркадианного ритма активности эндокринной ткани семенника обосновывает необходимость разработки методов профилактики и лечения нарушений репродуктивной функции с использованием биологически активных веществ эпифиза.

Основные положения, выносимые на защиту.

1 Активность эндокринной ткани семенников характеризуется цир-кадианной ритмичностью, которая выражается в существовании циркадианного ритма динамики количества активных клеток Лейдига и циркадианного ритма уровня функционального напряжения высокоактивных клеток Лейдига

2 Эпифизэктомия приводит к исчезновению циркадианных ритмов активности эндокринной ткани семенников

3 Введение эпифизэктомированным животным олигопептидов эпифиза (однократное в начале темпового периода суток, на протяжении 14 дней) приводит к формированию циркадианного ритма динамики количества активных клеток Лейдига и циркадианного ритма уровня функционального напряжения высокоактивных клеток Лейдига

4 Активность перитубулярной эндокринной ткани не зависит от стадии сперматогенного цикла в конкретном извитом канале, а тестостерон не участвует в регуляции сперматогенного цикла

Апробадия работы. Основные положения и результаты исследования представлены на Всероссийской научной конференции с международным участием «Актуальные вопросы эволюционной, возрастной и экологической морфологии», г Белгород, 2006г, VIII конгрессе международной ассоциации морфологов, г Москва, 2006г, 2-й Всероссийской научной конференции «Актуальные вопросы здоровья и среды обитания современного человека», г Ульяновск, 2005г

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 140 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственного исследования и их обсуждения, выводов, списка литературы,

приложений Список литературы содержит 203 работы, в том числе 92 отечественных и 111 иностранных Работа иллюстрирована 35 рисунком (фотографии, графики) и 14 таблицами

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материал и методы исследования

Эксперемент проведен на 270 самцах беспородных белых крыс массой 160-200г Животные содержались в виварии при 12-часовом режиме освещения (освещенность с 6 до 1В ч) Адаптационный период к условиям светового режима и содержания составил 20 дней На всем протяжении эксперимента обеспечивался свободный доступ к пище и воде. По завершению адаптационного периода животные были разделены на три экспериментальные группы интактные (п=90), эпифизэктомированные (п=90), эпифизэктомированные с последующей инъекцией эпиталамина (п=90) Схемой эксперимента не предусматривалась группа ложнооперированных животных для контроля эффекта эпифизэктомии и введения эпиталамина на динамику процессов сперматогенеза Это обосновывалось тем, что экспериментальные данные изучались по истечении 40 дней после эпифизэктомии, в период, когда происходило полное заживление раны и оперированные животные не отличались от интактных Удаление эпифиза контролировалось визуально, с последующим морфологическим подтверждением

В работе использовали следующие методы метод экстирпации эпифиза, общегистологические методы фиксации и окраски тканей, морфо-метрический метод определения стадий сперматогенного цикла, предложенный Р Leblond и Y Clermont (1952), определение количества активных и неактивных эндокриноцитов семенника, а также автоматизированное определение площади сечения ядер клеток Лейдига при помощи компьютерной программы «Мекос-Ц1», методы математического анализа для выявления периодических изменений в изучаемых процессах

Эпифизэктомия осуществлялась по методу, разработанному на кафедре общей биологии и гистологии "'лГУ (1996) Наркоз осуществляли путем внутрибрюшинного введения тиопентала натрия в дозе 50 мг/кг Смертность в первые дни после операции составила 10%, в первый месяц -20% и до конца эксперимента - 10% - всего 40%

Последующие 40 дней интактные и эпифизэктомированные животные содержались при том же режиме освещения Все эксперименты над животными выполняли в соответствии с Хельсинским соглашением о гуманном обращении с животными

Для изучения влияния пептидов эпифиза на формирование циркади-анной структуры активности клеток Лейдига эпифизэктомированным животным ежедневно с 26-го по 41-й день после эпифизэктомии в 18 часов

(время смены освещения со световой фазы на темновую) подкожно вводили водный раствор эпиталамина (2,5мг/кг) При выборе доз руководствовались соответствующими данными литературы (Анисимов ВН., Reiter RJ, 1990, Индирякова OA, 1999; Хавинсон В X и соавт, 2001; Blask DE et al, 1983)

Животных декапитировали под эфирным наркозом на 40 - 41-й день после эпифизэктомии через каждые три часа по 6 животных в каждой временной точке (18е2, 21м, 24м, 3м, 6е2, 9ой, 12м, 15й, 18т, 21е2, 2420, 3®, 6Ш, 9т, 1200) в течение двух суток, что обеспечивало изучение циркадианной структуры функционирования клеток Лейдига на протяжении двух периодов циркадианного ритма

У животных определяли суточную динамику количества активных и неактивных эндокриноцитов семенника, площадь сечения ядер клеток Лейдига на I, IV, VIII, IX, XIV стадиях сперматогенного цикла, а также для всего органа в целом

Для оценки суточной динамики функционального состояния активных клеток Лейдига определялась площадь сечения ядер в субпопуляциях малоактивных, высокоактивных, а также неактивных эндокриноцитов Об уровне функциональной активности клетки судили по морфологическим критериям, предложенным OK Хмельницким, A.C. Ступиной (1989) и НН Шевлюком (1999). Измерения производились с помощью медицинской компьютерной видеосистемы, состоящей из микроскопа Биолам-И, цифровой фотокамеры Nikon COOPIX 995, персонального компьютера Pentium-IV и программы Mecos Ц -1

Для оценки суточной динамики функциональной активности клеток Лейдига определялось содержание тестостерона в плазме крови в темную (1ч) и светлую (13ч) фазы суток Количественное определение содержания тестостерона в плазме производилось с помощью иммуноферментного анализа

Статистическую обработку результатов проводили с использованием метода Фишера - Стьюдента (Добровольский Г А, 1984, Лакин Г Д. 1990) Выявление биоритмов активности эндокринной ткани осуществлялось методом спектрального анализа (Отнес Р, Эноксон Л, 1982, Чугасзян Г.Б., 1985) Продолжительность периода определяли по формуле-т = 2 * At * 100. f

где Т - период ритма пролиферативной системы, At - временной интервал в часах,

f - спектральная частота, соответствующая максимальному значению амплитуды колебаний Для определения параметров суточных ритмов течения сперматогенеза использовали графически-параметрический метод (Романов Ю А и др , 1979) Определяли следующие параметры*

- мезор (среднесуточная величина) - частное от деления суммы значений в отдельные часы суток на число измерений в течение суток,

- акрофаза - время суток, в которое отмечался максимум показателя,

- амплитуда - разница между максимальным и минимальным значением суточного ритма показателя,

- активная фаза - длительность периода суточного ритма в часах, когда значения показателя превышают мезор

Результаты и их обсуждение

Суточная динамика активности эндокринной ткани семенников интактных животных

В целом по семеннику среднесуточное значение количества активных перитубулярных эндокриноцитов превышало количество неактивных клеток, составляя 771,7±7,6 активных и 228,3±0,9 неактивных клеток Лей-дига

При определении количества активных и неактивных эндокриноцитов окружающих извитые канальцы, находящиеся на I, IV, VIII, IX и XIV стадиях сперматогенного цикла, соотношение активных и неактивных клеток Лейдига сохранялось и не отличалось от средних значений общей популяции перитубулярных эндокриноцитов (табл 1).

Таблица 1

Среднее количество активных клеток Лейдига в зависимости от стадии сперматогенного цикла

Стадия цикла Интактные животные Эпифизэктоми-рованные Животные Эпифизэктомиро-ванные животные после введения эпиталамина

I стадия 768,2 ± 8,5 773,5 ± 8,5 758,5 ±8,4

IV стадия 772,6 ± 8,5 766,5 ± 7,0 746,3 ± 8,0

VIII стадия 774 ± 6,1 769,8 ± 7,7 751,3 ±8,5

IX стадия 772,6 ± 7,3 774,1 ±8,2 747,6 ± 9,04

XIV стадия 770,9 ± 7,8 776 ± 7,5 761,6 ±9,6

Ср число 771,7 ±7,6 771,9 ±7,8 753 ±8,7

Суточная динамика количества активных клеток Лейдига в целом по семеннику характеризовалась циркадланным ритмом. Так, сглаженная кривая суточной динамики количества активных перитубулярных эндок-

риноцитов имела вид синусоиды {рис.12). Активная фаза приходилась на ночные часы как в первые (с 21ч до 6 ч), так и во вторые сутки (с ¡8ч до 6 ч) эксперимента. Акрофэта динамики количества активных энщокриноци-тов приходилась на 24 ч в первые сутки, и на Зч во вторые сутки опыта.

« 2i ü4 3 6 s 1! 15 18 z1 и Ъ s 9 12

ffíBlWM

Рис.! Динамика количества активных эш (окрино цитов интактных жи-иотных (— кол-во активных эндок-риноцитои, — сглаж. кривая)

Рис.2. Результаты спектрального анализа количества активных эшкжриношпов интактных животных (а - зона циркади-анвых ритмов; б - зона ультрадианних ритмов)

Ночное значение количества активных клеток Лейдига достоверно превышало (р<0,05) данное значение в дневное время (786 ± 3,5 и 757,3 ± 2,9 соответственно). Результаты спектрального анализа динамики количества активных эндокриноцитоа указывают на наличие циркадианного ритма с периодом 21,5ч (рис.2).

Результаты определения суточной динамики количества активных эн-докриноцитов, окружающих извитые Канальцы на I, !V, VIH, [X и XIV стадиях спсрматогенного цикла, обнаруживали сходство как между собой, так и С динамикой изменения количества активных эндокриноцитов в целом но семеннику.

Таким образом, динамика количества активных клеток Лейдига характеризовалась циркадпаяным'ритмом с активными фазами в темное время суток. Среднесуточное содержание активных перитубулярных эндокрино-цитов, окружающих канальцы на определенной стадии не чависило от клеточного состава данной стадии. Суточные динамики количества активных клеток Лейдига вокруг канальцев, находящихся на I, IV, VIH, IX и XIV стадиях спсрматогенного цикла, также не имели каких-либо отличий от динамики количества активных клеток Лейдига в целом по семеннику и характеризовались циркаднанным ритмом.

Наличие циркадианного ритма активности эндокринной ткани семенника было подтверждено и существованием суточных ритмов выделения тестостерона* Так, в ночное время концентрация тестостерона в крови ин-тактных белых крыс составляла 10,02*1,34 нмоль/л, в дневное время -4ДЗ±0,9Н нмоль/л (р<0,05). Полученные результаты согласуются с дан вы-

ми литературы, свидетельствующими, что у полиэстричных животных, к которым относятся и крысы, максимум выделения половых стероидов приходится на ранние утренние часы, а минимум - на 21-24 ч (Дедов И.И., Дедов В.И., 1980; ШиЫашеш е! а!., 1982).

Суточное изменение уровня тестостерона в тканевой жидкости и в крови может обеспечиваться как изменением количества активных эндок-риноцвтов в течение суток, так и изменением уровня их функционального напряжения. Среднесуточное значение площади сечения ядер в субпопуляции высокоактивных клеток Лейдига составило 23,61±0,61 мкмг.

Суточная динамика площади сечеьия ядер в субпопуляцни высокоактивных клеток Лейдига характеризовалась цир кади энным ритмом. Сглаженная кривая суточной динамики площади сечения ядер высокоактивных эндокриноцитов имела вид синусоиды, профили которой были сходны на протяжении обоих суток эксперимента (рис.3). Активная фаза в первые сутки опыта занимала промежуток времени с 21ч до 7ч, во вторые сутки с 17ч до 5ч. Акрофаза ритма в первые и во вторые сутки эксперимента приходилась на темное время сучок (Зч и 21ч соответственно).

1 1

№

1 * 1

ИЁ • * Шт........>...... - - '.а!': 1 ' ■ ^

■ .г-

у ■ |

Щ ; 1

18 21

Рис.3. Динамика площади сечения ядер высокоактивных чидокриноци-тои интактных животных.

1 >1 ?1 31 41 51 61 71 91 ■яияпрА'чмч читав»

Рис.4. Результаты спектрального анализа плошаци сечения ядер высокоактивных эндокринопйтов интактных животных

Среднее значение площади сечения ядер высокоактивных клеток Лейдига в дневные часы было ниже ночных показателей (21,46±0,57мкм2 и 24,85±0,8 мкм2 соответственно, р<0,05). Результаты спектрального анализа динамики площади сечения ядер свидетельствуют о наличии ритмических колебаний с периодом 21,5 ч (рис.4).

Сочетание различных методов анализа (спектральный анализ, сглаженная кривая динамики, сравнение значений показателей в темное и светлое время суток) позволяют объективизировать зывод о наличии ритма. Совокупность этих критериев указывает на наличие циркадианного ритма динамики площади сечения ядер высокоактивных эндокриноцитов, окружающих канальцы, находящиеся на четырех из пяти изученных стадий сперматогеиного цикла. Это I, VIII, IX и XIV стадии. Параметры рит-

мов имеют сходство с циркадианным ритмом динамики площади сечения ядер всей субпопуляции высокоактивных клеток Лейдига

В субпопуляции малоактивных клеток Лейдига среднесуточная площадь сечения ядра составила 19,85±0,39 мкм2. Суточная динамика площади сечения ядер малоактивных клеток Лейдига характеризовалась незначительными колебаниями, амплитуда которых составила 5 мкм2.

Сглаженная кривая динамики площади сечения ядер малоактивных клеток Лейдига имела вид пологой кривой. Активные фазы отмечались в первые сутки эксперимента в темное время суток с 23ч до 6 ч, во вторые сутки в темное время с 18ч до Зч. А также во вторые сутки опыта активная фаза была зафиксирована и в светлое время с 6ч до 11ч. Акрофазы соответственно приходились на Зч первых суток, 21ч и 9 ч вторых суток опыта. Среднее значение площади сечения ядер в дневные часы достоверно не отличалось от данного показателя в ючные часы (19,14±0,77 мкм2 и 20,42±0,72 мкм2 соответственно). По результатам спектрального анализа суточной динамики площади сечения ядер ритмических колебаний не выявлялось

Суточная динамика площади сечения ядер малоактивных эндокрино-цитов, окружающих извитые канальцы на I, IV, VIII, IX и XIV стадиях сперматогенного цикла не имела каких-либо отличительных особенностей, связанных с расположением вокруг той или иной стадии, и в целом повторяла характеристики динамики площади сечения ядер малоактивных эн-докриноцитов всей популяции.

Среднесуточная площадь сечения ядра неактивных клеток Лейдига составила 12,35±0,15 мкм2. Суточная динамика площади сечения ядер неактивных клеток Лейдига имела монотонный характер. Сглаженная кривая их динамики имела вид прямой В теч ;ние двух суток достоверных отличий значений площади сечения ядер в данный момент времени от среднесуточного не выявлено Среднее значение площади ядер в дневные часы достоверно не отличалось от данного показателя в ночные часы (11,99 ± 0,23 мкм2 и 12,51 ± 0,28 мкм2). По результатам спектрального анализа динамики площади сечения ядер ритмических колебаний не выявлялось.

Среднесуточные значения площади сечения ядер неактивных эндок-риноцитов, окружающих извитые семенные канальцы на I, IV, VIII, IX и XIV стадиях сперматогенного цикла, не имели достоверных отличий от данных значений всей исследуемой субпопуляции

Суточная динамика площади сечения ядер неактивных эндокриноци-тов, окружающих извитые канальцы на I, IV, VIII, IX и XIV стадиях сперматогенного цикла также как и вся популяция неактивных клеток Лейдига, имела монотонный характер. Результа-ы спектрального анализа показали отсутствие каких-либо ритмов

Таким образом, активность эндокринной ткани семенников характеризуется циркадианным ритмом, который формируется не только за счет

изменения количества активных клеток Лейдига в течение суток, но также и благодаря изменению функциональной активности перитубулярных эн-докриноцитов субпопуляции высокоактивных клеток Лейдига Наличие циркадианного ригма функциональной активности эндокринной ткани семенника обеспечивает циркадианную ритмичность выделения тестостерона, который в свою очередь вносит значительный вклад в формирование циркадианных ритмов осуществления репродуктивной функции.

Отсутствие каких-либо характерных черт в динамике изменения активности эндокринной ткани, окружающей отдельные канальцы на исследованных стадиях сперматогенеза, а также ее сходство с параметрами ритмичности всей популяции эндокриноцитов свидетельствуют о том, что регуляция этапов сперматогенеза осуществляется не отдельными группами перитубулярных эндокриноцитов, окружающих канальцы на определенной стадии сперматогенного цикла, а всей популяцией активных эндокриноцитов

Суточная динамика активности энд( кринной ткани семенников белых крыс после эпифизэктомии

После эпифизэктомии соотношение среднесуточных значений количества активных перитубулярных эндокриноцитов и неактивных клеток в целом по семеннику не отличалось от показателей интактных животных (табл 1), количество активных клеток Лейдига также превышало количество неактивных.

Однако эпифизэктомия вызвала исчезновение циркадианного ритма суточной динамики количества активных клеток Лейдига в целом по семеннику. Сглаженная кривая суточной динамики количества активных перитубулярных эндокриноцитов имела вид синусоиды, профили которой, имея незначительную амплитуду, не обнаруживали связи со свето-темновым циклом (рис.5). Активная фаза в первые сутки опыта наблюдалась в течение 10ч, приходясь на темнее время суток (18ч - 4ч). Во вторые сутки активная фаза продолжалась 15ч, занимая как светлое, так и темное время суток (13ч - 4ч) Максимум количества активных эндокриноцитов приходился на 18ч в первые сутки эксперимента Во вторые сутки в течение активной фазы определялись максимумы в 15ч и 24ч Кроме того, наблюдалось увеличение количества активных клеток Лейдига в 9ч вторых суток опыта Ночное значение количества активных клеток Лейдига не имело достоверных отличий от данного значения в дневное время (774,04±6,6 и 765,96+6,1 соответственно) Спектральный анализ динамики количества активных эндокриноцитов (рис 6) свидетельствует об отсутствии каких-либо ритмов (амплитуда колебаний - 0,8 - менее 1 не значима)

I

18 21 24 3 & 9 12 tí 51 2J 3 Б 9 13

Рис.5. Динамика количества активных эндо к ри ноцитов эп и физ :)кто м нр и ванных животных

Рис,6. Результаты спектрального анализа количества активных эндокриноцитов эпифимктомированных животных

Эпифизэктомия не изменила среднесуточных значений количества активных клеток Лсйдига н зависимости от исследуемой стадии спермато-ге иного цикла. Данные значения такж« достоверно не отличались и от показателей количества активных клеток всей популяции семенника эпифита кто м и ро в анных животных.

Сопоставление различных методов анализа (анализ сглаженной кривой, спектральный анализ и сравнение значений в темное и светлое время суток) при оценке динамики количества активных клеток Дейдига, окружающих извитые семенные канальцы на 1, IV, VEIÍ, IX и XIV стадиях сперматогенного цикла у э ни ф и зэкто миро ванных животных, позволило сделать заключение oñ отсутствии циркадианных ритмов количества активных неритубулярных эндокриноцитов в зависимости от стадии сперматогенного цикла.

Т аким образом, эпифизэктомия, не изменяя среднесуточного соотношения количества активных и неактивных клеток Лейдига, вызвала изчезно-вение циркадианных ритмов количества активных эндокриноцитов как вокруг канальцев на отдельных изученных стадиях, так и в целом по семеннику.

Известно, что эпифизэктомия вызывает исчезновение суточных ритмов секреции гонадотропных гормон«в и тестостерона (McConnelí S.J., Hinds L.A., 1985; Sianísiewski П Р. et al., 198; Garsia-Bonacho M. et ai., 2000). Этот факт позволяет предположить утрату у эпифизэктомированных животных наряду с циркадианным ритмом количества активных клеток и циркадианных ритмов функциональной активности эндокриноцитов.

После эпифизэктомии среднесуточное значение площади сечения ядер в субпопуляции высокоактивных клеток Лейдига составило 23,6±0,61 mkmj, что не отличалось от значений полученных у интактных -животных. Суточная динамика площади сечения ядер высокоактивных клеток Лейдига утратила циркадианную ритмичность.

Сглаженная кривая суточной динамики площади сечения ядер высокоактивных эндокриноцигов после эпифизэктбмви имела вид пологой кривой (рис. 7). Активная фаза в первые сутки опыта занимала ночной промежуток времени с 21ч до Зч, во вторые сутки была зафиксирована как в темную, так и в светлую фазу суток (с 19ч до 12ч). Акрофаза ритма в первые суч ки приходилась на 24ч, во вторые на 21ч и 12ч.

Среднее значение площади сечения ядер высокоактивных клеток Лей-дига в дневные часы не отличалось от ночных показателей (23,07±1,21 мкм2 и 24,91+0,54 мкм соответственно). Результаты спектрального анализа динамики площади сечения ядер cв^ детельствуют об отсутствии достоверных ритмических колебаний (рис.8).

Эпифизэктомия не оказала значительного влияния на функциональное состояние малоактивных и неактивных клеток Лейдига, Исследованные параметры достоверно не отличались от значений, полученных у интакт-ных животных.

Таким образом, удаление эпифиза приводит к исчезновению цирка-дианных ритмов функциональной активности высокоактивных перитубу-ляриых эндокриноцитов, однако уровень их среднесуточной активности сохраняется как и у интактиых животных. Па функциональную активность субпопуляции малоактивных клеток Лейдига эпифизэктомия не оказала значимого эффекта, по-видимому, вследствие их невысокого функционального напряжения. Нарушения функции эпифиза приводят к рассогласованию изменения активности эндокринной ткани и с вето-тем ново го цикла, что выражаегся в исчезновении пиков выделения андрогенов, и как следствие этого возможному нарушению продукции половых клеток и полового поведения.

Рис.7. Динамика площади сечении и дер высокоактивных эндокриноци-тов эпифизэктомированных животных.

Рис.8. Результаты спектрального анали 1а площади сечения ядер высокоактивных ЭНДОКрИНОЦИТОВ |иф и зэкгом и ронянных животных

Влияние пептидов эпифиза па активность эндокринной ткани семенников эпифизэкпюмироеанных белых крыс

В ведение эшггаяамйна эпифизэк томи posaиным белым крысам не о качало влияния на соотношение среднесуточных значений количества активных перитубулярных эндокрйиоцитов и неактивных клеток в целом по семеннику (табл. 1), количество активных клеток Лейдига превышало количество неактивных, также как и у интакгных животных.

Исследуя соотношение количества активных и неактивных клеток Лейдига вокруг извитых канальцев, находящихся на I, IV, ViH, IX и XIV стадиях сперматогенного цикла, не обнаружено каких-либо достоверных отличий от параметров, выявленных у интакгных и эпифизэктомирован-ных животных. Также не было выявлено достоверных отличий и между показателями на отдельных стадиях сперматогенного цикла (табл. 1 ).

Введение эпифизэктомированным животным эпитал амина привело к восстановлению циркадианного ритма суточной динамики количества активных клеток Лейдига в целом по сем :ннику, который был утрачен после эпифиззктомиети. Гак, сглаженная кривая суточной динамики количества активных перитубулярных эндокриноцитов у животных этой группы имела вид синусоида, профили которой обнаруживали зависимость от времени введения пептидов эпифиза, и как следствие от с вето-тем но во го цикла (рис.9). Активная фаза в каждые сутки опыта наблюдалась сразу после введения пептидов эпифиза и занимала темное время суток (18ч - Зч в первые сутки, 18ч-6ч но вторые). Акрофаза приходилась на 24ч первых суток и 21ч вторых суток эксперимента. В светлое время первых и вторых суток опыта количество активных эндокриноцитов было минимальным.

420 .g,» 5 7В«

¡МО Ш \..................ггэ

I ... // vs., -s I

1 720 '■'■ ' ' t

Рис.9. Динамика количества активных Рис.10. Результаты спектрального анализа эндокриноцитов эпифтэктомированных количества активных эндокриноцитов эпи-животных после введения эпиталами на фтэктомнро ванных животных после введения эпитал амина

Ночное значение количества активных клеток Лейдига досговерно-превышало данное значение в дневное время (766,12±4 и 730,42±3,2 соответственно, р<0,05). Спектральный анатиз динамики количества активных эндокриноцитов (рис. 10) покачал наличие ритма с периодом 23,1 ч.

Сопоставление различных методов анализа при оценке динамики количества активных клеток Лейдига, окружающих извитые семенные канальцы на í, IV, VIII, IX и XiV стадиях сперматогенного цикла, после введения эпифиззктомированным животным эпиталам и на показало наличие цирка-дианных ритмов на каждой из изученных стадий.

Полученные результаты свидетельствуют о ритмогенном эффекте пептидов эпифиза, который проявляется в увеличении количества активных клеток Лейдига. Введение эпиталшина привело к резкому увеличению амплитуды колебаний содержания активных эндокриноцитов. Описанные эффекты наблюдались как во всей популяции активных клеток Лейдига, так и субпопуляциях клеток, окружающих извитые семенные канадцы на отдельных стадиях спсрматогенпою цикла.

После введения эпифвдэктомированным животным эпиталамина среднесуточное значение площади сечения ядер в субпопуляции высокоактивных клеток Лейдига составило 23,72±0,57 мкм2, что не отличалось от значений полученных у интактных животных.

Суточная динамика площади сечения ядер высокоактивных клеток Лейдига характеризовалась цирка дианным ритмом.

Сглаженная кривая суточной динамики площади сечения ядер высокоактивных эндокриноцитов у животных данной экспериментальной группы характеризовалась синусоидальными колебаниями (рис. П). Активная фаза в первые и вторые сутки эксперимента занимала светлый промежуток времени (5ч-17ч и 5ч-(2ч соответственно). Акрофаза ритма в первые сутки приходилась на 15ч, во вторые на 12ч.

Рис. 11. Динамика площади сечения ядер высокоактивны« эидокриноци-тои чп и физдктом ированных животных после введения эпиталамина.

''ие.12. Результаты спектрального анализа .шошади сечения ядер высокоактивных эндокриноцитов эпнфнзэктомированных животных после введения эпиталамина

Среднее значение площади сечения ядер высокоактивных клеток Лейдига в дневные часы превышало ночные показатели (26,47±0,36 мкм2 и 21,92±0,39 мкм2 соответственно, р<0,05). Результаты спектрального анализа динамики площади сечения ядер высокоактивных клеток Лейдига свидетельствуют о наличии ритма с периодом 23,1ч (рис, 12),

Введение эпиталамина ЭпифизэКтомированным животным не изменило среднесуточных значений площади сечения ядер высокоактивных эн-цокрниоцнюв, окружаю шик извитые семенные канальцы на 1, IV, VIII, /X и XIV стадиях сперматогенного цикла, которые не отличались как от общей сублопуляции высокоактивных клеток данной группы животных, так и от показателей интактных животных.

Параметры суточной динамики высокоактивных эндо кр и но ц ито В, окружающих канальцы на определенных стадиях имеют сходство с динамикой площади сечения ядер всей субпопуляции высокоактивных клеток Лейдига группы животных, получавших олигопептиды эпифиза, что сви-детельствет об отсутствии специфики регуляции активности эндокринной ткани вокруг канальцев, находящихся на различных стадиях сперматоген-ного цикла.

Введение олигопептидов эпифизэктомированным животным npивeJ¡o к изменению суточной динамики площади сечения ядер малоактивных клеток Л ей лига, проявившейся в тенденции к циркадианному ритму (рис, 13). Данная тенденция была подтверждена результатами спектрального анализа, который выявил ритм с периодом 22ч (рис.14). Однако амплитуда колебаний ломаной кривой была незначительна и составила 5,61 мкм2, что наряду с отсутствием достоверных различий значений в ночное и дневное время (19,19±0,91 и 21,87±0,81 соответственно) не позволило сделать однозначного заключения о наличии циркадианиого ритма в этой субпопуляции клеток Лейдига.

|27

Иг? : ¿да-^ч.......

.....^т-ай^;-

:. г"; '-Т~ . .!::......

' -; . г"

■ ; у" ■ ^

$ 1! <5 18 21 21 3

'в ■ ""7 ..... 7

~7.......Гч.......Т""[

- • А

V / \

; и а /] $ \»|

Рис. 13. Динамика площади сечения ядер малоактивных эндокриноцитов эпифизэктомироваз шых животных после введения эпиталамина.

Рис.14. Результаты спектрального анализа площади сечения ядер малоактивных эн-докриноцитов Э11 ифизэктомиро ванных животных после введения эпиталам и на

Суточная динамика площади сечения ядер неактивных клеток Лейдига у данной группы животных сохраняла монотонный характер. За двухсуточный интервал времени амплитуда колебаний составила 1,11 мкм2, что не превышает доверительного интервала. Сглаженная кривая динамики площади сечения ядер неактивных клеток Лейдига имела вид прямой.

Таким образом, введение эпиталамина эпифизэктомированным животным приводит к формированию циркадианных ритмов активности эндокринной ткани семенников, которые складываются из цикличного изменения количества активных клеток Лейдига и изменения функционального напряжения высокоактивных клеток Ле йдига в течение суток.

Состояние эндокринной ткани, окружающей извитые канальцы на изученных стадиях, у эпифизэктомированных животных, получавших эпи-таламин, изменялось в соответствии с динамикой всей популяции эндок-риноцитов, не обнаруживая каких-либо особенностей, присущих той или иной стадии

ВЫВОДЫ

1 Суточная активность перитубулярной эндокринной ткани семенника интактных белых крыс характеризуется циркадианным ритмом динамики количества активных клеток Лейдига и функциональной активности субпопуляции высокоактивных клеток Лейдига

2 Эпифизэктомия приводит к исчезновению циркадианного ритма активности перитубулярной эндокринной ткани семенника, не затрагивая среднесуточный уровень активности эндокринной ткани

3. Субпопуляция малоактивных клеток Лейдига не имеет ритмических изменений суточной динамики морфологических показателей активности

4 Введение пептидов эпифиза эпифизэктомированным белым крысам приводит к формированию циркадианных ритмов динамики количества активных клеток Лейдига и функциональной активности высокоактивных перитубулярных эндокриноцитов

5. Активность перитубулярных эндокриноцитов семенника не зависит от стадии сперматогеннного цикла в данном извитом канальце, что свидетельствует об отсутствии регуляции сперматогенного цикла тестостероном

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Результаты исследования обосновывают актуальность изучения влияния биологически активных веществ эпифиза (мелатонина и олигопептидов) на функцию клеток Лейдига и сперматогенез с целью последующей коррекции нарушений и патологии эндокринной функции семенников

Работы, опубликованные по теме диссертации

1. Слесарева Е В . Арав В И., Галныкина Н Н Эпифюарная регуляция суточной активности эндокринной ткани семенников белых крыс // Морфология - 2006. - Вып 4 - Том 129,- С 114

2. Слесарева Е В , Арав В И, Сыч В Ф., Слесарев С М, Галныкина НН Пептиды эпифиза в формировании циркадианного ритма сперматогенеза //Морфологические ведомости -2005 -ВьшЗ-4 - С91 -94.

3. Галныкина НН. Слесарева Е В, Арав В И, Суточная активность эндокринной ткани семенников белых крыс / Материалы Всероссийской научной конференции «Актуальные вопросы эволюционной, возрастной и экологической морфологии» - Белгород, 2006 - С 41

4 Слесарева Е В., Арав В И, Галныкина Н Н , Фролов А В Биологически активные вещества эпифиза в регуляции пролиферации сперма-тогоний / Материалы Всероссийской научной конференции «Актуальные вопросы здоровья и среды обитания современного человека» - Ульяновск, 2005 - С 106 -107

5 Галныкина Н Н .Слесарева Е.В., Арав В И Биоритмы активности эн-докриноцитов семенников белых крыс // Ученые записки Ульяновского государственного университета Серия «Биология» - 2006 -Вып.1 (10)-С 16-19

Актуальность работы.

Сперматогенез, как процесс образования мужских половых клеток, является одной из важнейших функций организма, нормальное протекание которой; обеспечивает материальную преемственность в ряду поколений.

Особая актуальность проблемы организации и регуляции сперматогенеза обусловлена спецификой репродуктивной системы, патология которой, в отличие от расстройств других систем, вызывает изменения ее функции не только у данного организма, но и сказывается на жизнеспособности последующих поколений (Никитин А.И., 1998). i

J Выяснение механизмов регуляции пролиферации и дифференцировки половых клеток и в настоящее время является актуальной проблемой

I современной биологии и медицины. Понятие «репродуктивная функция» складывается из процесса формирования половых клеток и осуществления полового поведения. Регуляция этой функции являет собой многоуровнеi вую систему «гипоталамус - гипофиз - гонады», все звенья которой тесно взаимосвязаны механизмами положительных и отрицательных обратных I

I связей. В тоже время, на функционирование этой регуляторной системы оказывает влияние нервная система и эпифиз, посредством продукции биоактивных веществ. Нарушение регуляторных взаимодействий неиз-I менно приводит к развитию патологического процесса, как в регулируемой i системе, так и в организме в целом.

Одним из важнейших условий нормального осуществления любой физиологической функции является формирование приспособлений организма к суточной смене дня и ночи, что выражается в существовании комплекса циркадианных ритмов функций организма (Берне Д.Т., Мошкин М.П., 1998).

Изучение ритмов функционирования различных систем организма, а I также их регуляторных механизмов, имеет важное значение в клинике. Это f 1 I гI й обусловлено? тем, что циркадианные ритмы обладают высокой чувствительностью ко всем воздействиям, а их нарушение является одним из перj. вых симптомов начинающихся отклонений организма в целом (Рябых Т.П. I и др., 2000; Kos-Kunda В. et al., 2002). Вместе с тем, сам десинхроноз мо

5, жет завершаться углублением патологии и возникновением заболевания

Рапопорт С.И., 1997).

I Несомненна роль нарушения эпифизарной регуляции в развитии Tail ких патологических процессов как депрессии (Арушанян Э.Б., 2002; Wehr

Т.А., 1996), сезонных аффективных расстройств (Lescowitz Е., 1990), инi ' сомнии, злокачественных образований (Анисимов В.Н., 1980; Арушанян

I Э.Б., 2005; Tamarkin L. et al., 1981). В тоже время данные о влиянии эпифиза на репродуктивную систему отражают преимущественно роль эпифиза в ; формировании репродукции в онтогенезе и ее сезонных изменениях (Линi кольн Д.А., 1987; Goldman B.D., 1991). В последние годы установлено наа

I личие циркадианного ритма сперматогенеза и участие эпифиза, в; его регуу

1 ляции (Железняк Е.В., 2003).

Наличие циркадианной ритмичности выделения в кровь гипофизар-; ных гормонов и участие эпифиза в регуляции их выведения, циркадианный ритм уровня тестостерона в периферической крови (Bonnefbnd С. et al., i

1 1989; Esquifino A.I. et al., 1998; Garsia-Bonacho M. et al., 2000), а также цирt кадианная ритмичность течения сперматогенеза позволяют предположить i существование суточного ритма активности эндокринной ткани семенника, регуляция которого, вероятнее всего также осуществляется эпифизом.

Только в единичных исследованиях были предприняты попытки

J изучения суточной динамики активности эндокринной ткани семенников

Индирякова О.А., 1999; Позднякова Н.В., 2004). При этом функция изучалась в течение лишь одного периода циркадианного ритма, что не позволило сделать обоснованный вывод о циркадианной ритмичности функциоj i j

§ I i нирования эндокринной ткани семенника, не был изучен эффект введения олигопептидов эпифиза на формирование ритма.

Одним из проявлений течения сперматогенеза является спермато-генный цикл, состоящий у белых крыс из 14 стадий (Leblond С.Р., Clermont Y., 1952). К настоящему времени показано, что стадии сперматогенного цикла являются отражением течения периодов сперматогенеза, а не формой его организации (Арав В:И. и др., 2003). В связи с этим, немногочисленные и противоречивые сведения о связи между активностью перитубу-лярной эндокринной ткани и стадией сперматогенного цикла, протекающей в извитом канальце семенника (Астраханцев А.Ф., 1996; Bergh А., 1985; PaniaquaR. et al., 1988) требуют дополнительного исследования.

Таким образом, как существование циркадианного ритма активности эндокринной ткани, так и участие эпифиза в его регуляции остаются невыясненными, составляя и в настоящее время актуальную проблему современной биологии и медицины: Наряду с этим несомненный интерес представляют возможные ритмогенные эффекты биологически активных олигопептидов эпифиза, в частности, в аспекте их применения в медицинской практике для коррекции патологических состояний с биоритмологическими нарушениями.

Цель и задачи исследования. С учетом изложенного целью настоящей работы является изучение суточной динамики активности эндокринной ткани семенника при нарушении эпифизарной регуляции, моделью которой является эпифизэктомия.

Достижение указанной цели основывается на решении следующих задач:

1) изучить суточную динамику количества активных клеток Лейди-га у интактных белых крыс;

2) исследовать функциональную активность эндокриноцитов ин-тактных животных;.

3) выяснить возможность существования связи между стадией сперматогенного цикла и активностью перитубулярной эндокринной ткани семенника;

4) изучить суточную динамику количества активных клеток Лейди-га и их функциональную активность у эпифизэктомированных животных;

5) исследовать влияние введения биологически активных пептидов эпифиза у эпифизэктомированных животных на суточную динамику количества активных клеток Лейдига и их функциональную активность.

Научная новизна. Получены новые данные о наличии суточных ритмов функциональной активности эндокринной ткани .семенников и их изменений в условиях нарушения эпифизарной.регуляции. Показана роль эпифиза в регуляции суточных ритмов активности эндокринной ткани семенников и влияние олигопептидов на них при эпифизэктомии.

Научно-практическая значимость работы. Работа вносит вклад в раздел теоретической медицины в плане познания механизмов эпифизарной регуляции эндокринной функции семенников и процесса сперматогенеза. Морфологические критерии оценки состояния эндокринной ткани семенника могут быть использованы для выявления нарушений сперматогенеза и эндокринной ткани семенника при доброкачественных и злокачественных опухолях яичек. Возможное участие пептидов эпифиза в формировании суточного ритма активности эндокринной ткани семенника обосновывает необходимость разработки методов профилактики и лечения нарушений репродуктивной функции с использованием биологически активных веществ эпифиза. Выявление изменения суточного ритма эндокринной ткани семенников и процессов сперматогенеза могут быть использованы в диагностике патологических состояний семенников. Изменения эндокринной ткани семенников и процессов сперматогенеза в течение суток могут быть применены в уточнении лечения заболеваний яичек.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Активность эндокринной ткани семенников характеризуется ритмичностью, которая выражается в существовании суточного ритма динамики количества активных клеток Лейдига и суточного ритма уровня функционального напряжения высокоактивных клеток Лейдига.

2. Эпифизэктомия приводит к исчезновению суточных ритмов активности эндокринной ткани семенников.

3. Введение эпифизэктомированным животным олигопептидов эпифиза (однократное в начале темнового периода суток, на протяжении 14 дней) приводит к формированию суточного ритма динамики количества'активных клеток Лейдига и суточного ритма уровня функционального напряжения высокоактивных клеток Лейдига.

4. Активность перитубулярной эндокринной ткани не сопряжена со стадией сперматогенного цикла в конкретном извитом канальце.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования представлены на 2-й Всероссийской научной конференции «Актуальные вопросы здоровья и среды обитания современного человека», г. Ульяновск, 2005г; Всероссийской научной конференции с международным участием «Актуальные вопросы эволюционной, возрастной и экологической морфологии», г. Белгород, 2006г.; VIII конгрессе международной ассоциации морфологов, г. Москва, 2006г.

Внедрение результатов исследования. Результаты исследования нарушения суточных ритмов активности эндокринной ткани семенников в условиях экспериментальной эпифизэктомии внедрены в учебный процесс кафедры морфологии ГОУ ВПО «Ульяновского государственного университета», кафедры патологии с курсом патофизиологии ГОУ ВПО «Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.

Структура и объем диссертации. Работа изложена на 145 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, результатов собственного исследования и их обсуждения, выводов, списка литературы, приложений. Список литературы содержит 224 работы, в том числе 103 отечественных и 121 иностранных. Работа иллюстрирована 35 рисунком (фотографии, графики) и 14 таблицами.

выводы

1. Суточная активность перитубулярной эндокринной ткани семенника интактных белых крыс характеризуется суточным ритмом динамики количества активных клеток Лейдига и функциональной активности субпопуляции высокоактивных клеток Лейдига.

2. Эпифизэктомия приводит к исчезновению .суточного ритма активности перитубулярной эндокринной ткани семенника, не затрагивая среднесуточный уровень активности эндокринной ткани.

3. Субпопуляция малоактивных клеток Лейдига не имеет ритмических изменений суточной динамики морфологических показателей активности.

4. Введение пептидов эпифиза эпифизэктомированным белым крысам приводит к формированию суточных ритмов динамики количества активных клеток Лейдига и функциональной активности высокоактивных перитубулярных эндокриноцитов. .

5. Активность перитубулярных эндокриноцитов семенника не сопряжена со стадией сперматогеннного цикла в данном извитом канальце.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. При нарушении функциональной активности эпифиза и наличии изменений в эндокринной части семенников для коррекции в качестве заместительной терапии могут быть использованы его олигопептиды.

2. Выявление изменения суточного ритма активности эндокринной ткани семенников и процессов сперматогенеза могут быть использованы в диагностике патологических состояний семенников.