Автореферат и диссертация по медицине (14.00.40) на тему:Влияние низкоэнергетического лазерного излучения на сперматозоиды человека (экспериментальное исследование)

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И МЕДИЦИНСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ УРОЛОГИИ

ВЛИЯНИЕ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА СПЕРМАТОЗОИДЫ ЧЕЛОВЕКА (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ) 14. 00. 40-урология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских

наук

N з ол

Па правах рукописи

УДК 616.613.-0037-85

ГОРЮНОВ СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

Москва 195

Работа выполнена в НИИ урологии МЗ МП РФ г. Москва.

Научный руководитель: академик РАМН,

профессор НА. ЛОПАТКИН.

Официальные оппоненты : доктор медицинских наук

профессор. О.Б. ЛОРАН доктор медицинских наук профессор В.П.АВДОШИН

Защита диссертации состоится "_"_ 1996 года

в_часов на заседании Специализированного Ученого Совета_при

НИИ урологии МЗМП РФ (г. Москва ул.3-я Парковая, д.51)

Ведущее учреждение

Московский областной научно-исследовательский клинический институт им М.Ф. Владимирского.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке института

Автореферат разослан "_"_1996 года

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат медицинских наук

Т.С. Перепанова

Актуальность темы. Проблема мужского бесплодия в настоящее время, когда рождаемость в ряде стран, в том числе и в нашей, неуклонно снижается, привлекает активное внимание многих исследователей. Основными направлениями коррекции нарушений мужской фертильности являются оперативно-реконструктивное, стимуляция сперматогенеза и мероприятия под общим названием "лечение сопутствующих заболеваний органов мужской репродуктивной системы". Отсутствие четкого определения нормос-пермии затрудняет разграничение различных форм нарушений сперматогенеза. Наиболее слабо изучены нарушения в самом сперматозоиде, которые могут стать основной причиной некоторых форм бесплодия. Эти нарушения могут затрагивать аппарат движения, ферментативно-акросомальный, или генетический аппарат сперматозоида. В последние 30 лет стали шире использоваться динамические методы исследования жизнедеятельности мужской половой клетки. Эти методы, в частности почасовое изменение подвижности сперматозоидов в течение суток (Капанадзе Р.Б 1978, Дж. Молнар 1963), почасовое изменение концентрации фруктозы в эякуляте (Ю.С. Па-ращук, 1992, Т. Mann, 1980) позволяют прогнозировать поведение сперматозоида в период от эякуляции до оплодотворения яйцеклетки. В научной литературе опубликовано значительное число работ, посвященных изучению влияния неблагоприятных факторов внешней среды на сперматогенез. Большая часть статей посвящена химическим агентам (Б.У. Шалекенов 1993 г.), меньшая — различным физическим факторам (И.Ф. Юнда и соавт. 1984; A.M. Щербаков 1990). Объектами исследований были млекопитающие и люди, работающие в контакте с вредными воздействиями. Изменения сперматогенеза оценивали по характерным отклонениям в биоптате семенников и в эякуляте, но при этом изолированным воздействиям непосредственно на сперматозоиды не было уделено должного внимания. Такая же однобокость исследований прослеживается и при изучении воздействия энергонесущих физических факторов к которым относятся электромагнитные излучения и волны СВЧ. При поступлении в арсенал медицины лазерных излучателей изучение свойств усиленного света шло в основном на системном, органном

и тканевом уровнях. Не исключением является и репродуктология, так как воздействия лазерной энергии непосредственно на сперматозоиды практически не изучались. Определенным фундаментом для проведения настоящего исследования, выбора его целей и задач послужил наш личный опыт использования низкоинтенсивной лазерной терапии при лечении андрологических заболеваний втом числе и мужского бесплодия (1991-1994гг.).

В последние 10 лет в медицинской практике все шире стали применяться оптические квантовые генераторы различных длин волн. Область применения их настолько широка, что нет раздела медицины где бы они не использовались. Абсолютно все методики лечебного действия лазера основываются на экспериментально полученных эффектах, которые в дальнейшем были подтверждены в клинике. Это прежде всего стимулирующие ( регенераторный, улучшающий микроциркуляцию, антисвободнорадикаль-ный), супрессорные (снижение проницаемости гисто-гематических барьеров при воспалении), модулирующие (изменение кислородного баланса в воспаленных тканях) и иммунокоррегирующие эффекты. Отдельно стоит аналге-тический эффект, природа которого многообразна и до конца не изучена. Не вызывает сомнения, что точками приложения низкоэнергетического излучения служат в основном ферментативные системы, в которых под действием внешней лазерной энергии происходит перераспределение электронных облаков, что облегчает процессы связывания и освобождения ферментов.

Все вышеизложенное определяет особую актуальность и необходимость проведения исследований по обоснованию применения лазерного излучения для улучшения определенных характеристик сперматозоида человека. Для этого прежде всего необходимо изучить действие низкоинтенсивного лазерного излучения в красном и ближнем инфракрасном диапазонах спектра на метаболическую активность мужской половой клетки. Это определило цели и задачи предпринятого нами исследования.

Цель нашего исследования - экспериментально определить прогнозируемые эффекты воздействия красного и ближнего инфракрасного лазерных

излучений на сперматозоиды человека и на этом основании выявить терапевтические диапазоны этого воздействия.

Для достижения поставленной пели выдвинуты следующие задачи:

1. Исследовать спектральные характеристики поглощения спермы человека в видимом и ближнем инфракраном диапазоне и выявить длины волн, соответствующие избирательному поглощению света сперматозоидами.

2. Определить достоверность и возможность использования тестов утилизации фруктозы и восстановления метиленовой сини в эякуляте для суждения об энергетических процессах в сперматозоидах.

3. Определить терапевтические параметры доз красного и ближнего инфракрасного лазерных излучений, перспективных для практического использования при коррекции мужского бесплодия.

Научная новизна проведенных исследований определяется прежде всего впервые проведенным изучением спектральных характеристик натив-ного эякулята в широком световом диапазоне. В результате выявлены и достоверно обоснованы конкретные параметры длин волн, которые, возможно, наиболее активно воздействуют на сперматозоиды . Комплексное изучение воздействия лазерной энергии на сперматозоиды человека позволило доказать способность мужских половых клеток использовать световую энергию в собственной системе энергообмена. На этом основании научно разработаны оптимальные параметры терапевтического лазерного воздействия на сперматозоиды человека с прогнозируемым эффектом.

Практическая ценность: полученные результаты позволили обосновать оптимальные параметры лазерного излучения по длине волны, мощности, и экспозиции для использования лазеротерапии в комплексе процедур по лечению мужского бесплодия как экзогенный фактор, улучшающий свойства сперматозоида путем повышения его физиологической активности; предложены тесты утилизации фруктозы эякулята и восстановления метиленовой сини; расчет физиологической динамики этих показателей, для суждения о состоянии энергетических процессов в сперматозоидах до и после лазероте-

рапии которые дают возможность ввести новые важные характеристики эякулята.

Основные положения, выносимые на защиту

Относительная спектрография эякулята является высокочувствительным методом выбора волновых характеристик лазерных аппаратов для последующего воздействия на сперматозоиды человека.

Энергетическая активности сперматозоидов характеризуется показателями утилизации фруктозы и обесцвечивания раствора метиленовой сини в расчете на 1 миллион подвижных сперматозоидов в сутки.

Лазерное излучение в красном и инфракрасном диапазонах активно в отношении сперматозоидов человека , а эффект лазерного воздействия зависит от его дозы.

Лазерное излучение оказывает одинаковое действие как на сперматозоиды в эякуляте, так и на сперматозоиды, переведенные в искусственную среду.

Внедрение в практику Практические результаты исследования используются в лаборатории андрологии НИИ урологии МЗ МП РФ.

Апробация работы Материалы диссертации доложены на Научно-практической конференции НИИ урологии " Использование лазеров в урологии" (в феврале 1995 года), на конференции "Применение лазеров в биологи и медицине" (Киев , октябрь 1995 года)

Публикации По теме диссертации опубликовано 3 научных работы

Объем и структура диссертации Диссертация написана по классическому типу на 124 страницах машинописи, включает введение, обзор литературы, 6 глав, с анализом собственных результатов, заключение, выводы, практические рекомендации и литературный указатель. Текст иллюстрирован 19 таблицами и 18 графиками В списке использованной литературы приведены 70 отечественных и 34 зарубежных источников.

Материалы и методы исследования При решении поставленных задач проведены многочисленные анализы эякулята с нормоспермией в процессе которых выполнено свыше 1000

измерений до и после лазерного облучения спермы in vitro. Использовали "здоровую" по микробиологическим и биохимическим признакам сперму. Донорами являлись пациенты с варикоцеле, хроническим простатитом в стадии ремиссии и здоровые мужчины (всего 116 человек). Эякулят получали путем мастурбации, исследования начинали с момента разжижения спермы т. е. через 10-30 минут после получения. Пациентов специально не разделяли по нозологическим группам так как контрольная группа на разных этапах работы составлялась в зависимости от задач, а контролем каждого отдельного исследования был материал, полученный из исходного эякулята.

Все исследования были разделены на 3 основных раздела. Первый раздел включал в себя снятие спектрографических показателей 25 образцов спермы человека и ее фракций в диапазонах от 450 до 900 нМ с последующим определение спектров поглощения световой энергии сперматозоидами. Фракции эякулята готовили путем центрифугирования (для отделением клеточных элементов) и кислотным осаждением 10% трихлоруксусной кислотой (для отделением белковой массы спермоплазмы)

Второй - был посвящен исследованию основных динамических показателей нормальной спермы и анализу наблюдаемых изменений. Использовался метод определения концентрации фруктозы в эякуляте по реакции с резорцином через 1 , 2 , 6, и 24 часа (25 исследований) с контролем суточной выживаемости сперматозоидов и тест обесцвечивания раствора метиленовой сини через 6 и 24 часа ( по Н. П. Шергина в нашей модификации) (25 исследований) также с контролем суточной выживаемости сперматозоидов. После снятия показателей проводили расчет коэффициентов фруктолитической и окислительной активности 1 миллиона сперматозоидов за сутки.

Третий раздел — являлся основным и позволил определить реакцию динамических показателей эякулята на лазерное излучение с выбранной в результате предыдущего этапа работы определенной длинной волны, но в различных дозах На этом этапе работы проведено 16 экспериментов с определением изменения скорости фруктолиза и 25 экспериментов с определением изменения скорости обесцвечивания раствора метиленовой сини в за-

висимости от дозы лазерного излучения и длины волны. Методики определения аналогичны предыдущим, периодичность измерений составила 0 и 24 часа для фруктозы и 0,6 и 24 часа для метиленовой сини. Лазерное облучение эякулята проводили проводили в пластиковых пробирках объемом 3 мл, а высотой 5 см с экспозицией от 10 с до 30 мин. аппаратами "Узор" с длиной волны 890 нМ. и выходной мощностью до 2 мВт и ЛГН-208 А (длина волны 638,2 нм) со средней выходной мощностью до 2,2 мВт. Для большей наглядности и для возможности сравнения различных видов лазеров в работе в качестве основного показателя использована экспозиция лазерного излучения. Таблица 1 иллюстрирует соответствие экспозиции дозе лазерного излучения при мощности 2 мВт

Таблица 1

СООТВЕТСТВИЕ ЭКСПОЗИЦИИ ДОЗЕ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ МОЩНОСТИ 2 мВт

ЭКСПОЗИЦИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДОЗА ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, (Дж)

Юсек 0,002

ЗОсек 0,006

1мин 0,012

5минуг 0,06

Юминут 0,12

ЗОминут 0,36

В ходе исследования у нас возникла необходимость подтверждения наличия получаемых эффектов при облучении сперматозоидов , переведенных в искусственную среду. С этой целью проведено 10 сравнительных экспериментов, включающих определение динамики элиминации фруктозы после 5 и 30 минутного облучения красным и инфракрасным лазерами сперматозоидов, переведенных в искусственную среду на основе раствора Рингера, содержащую фруктозу в концентрации ЮмМоль/л. Полученные

результаты подтвердили стойкость эффектов: наблюдаемых при работе с цельной спермой Это позволило не останавливаться подробно на результатах и интерпретации данной серии экспериментов.

Статистическая и математическая обработка проведена на базе лаборатории медицинский кибернетики НИИ урологии МЗ РФ. Проведено определение среднего, среднеквадратичного отклонения, ошибка среднего, а также вычисление встречаемость отдельных признаков (отклонений от диапазона нормы) в сформированных группах. Поиск межгрупповых различий проводили методом сравнения средних значений по {—критерию Стьюдента для выборочных средних (односторонний критерий). Кроме того составляли корреляционную матрицу средних показателей

Результаты исследования Начальный постулат о том, что биологическое воздействие оказывает только поглощенная световая энергия нашел свое подтверждение и в отношении сперматозоидов человека. Проводимые ранее исследования по спектрофотометрии спермы обнаруживали множество полос поглощения, которые были характерны как для органических, так и для неорганических соединений. Однако исследователи столкнулись с проблемой дифференциации спектрографических показателей, а именно, с невозможностью идентифицировать спектры поглощения спермоплазмы и сперматозоидов в отдельности. Определенную трудность, с которой столкнулись и мы в нашем исследовании представила связанная и свободная вода.

Применение метода относительной спектрофотометрии позволило разделить обычно смешанные спектрографические пики поглощения и выявить те, которые характерны непосредственно для сперматозоидов человека. Анализируя полученные результаты мы выявили закономерные, ожидаемые пики поглощения, регистрируемые во всех пробах. Так как очень часто несколько пиков поглощения располагались в одном небольшом диапазоне для большей точности анализа весь исследуемый спектр был разделен на участки по 50 нм. Результат рассчитан в процентах суммарно приходящихся на данный диапазон пиков к общему числу всех пиков поглощения. Нами были отобраны диапазоны светового спектра, в которых наиболее выражена

плотность наблюдаемых пиков, а значит на них свет избирательно поглощается сперматозоидами человека. Эти диапазоны оказались расположенными в красной и инфракрасной зонах спектра.(таблица 2) , точнее в диапазоне 900-851 нм и 650-601 нм.

Это отнюдь не значит, что спектры поглощения сперматозоидов ограничиваются лишь этими длинами волн, но эти длины по нашим данным наиболее выражены, а значит и поиск эффектов их воздействия на мужскую половую клетку имел большие предпосылки к успеху.

Таблица 2

ПЛОТНОСТЬ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПИКОВ ПОГЛОЩЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФРАКЦИЙ ЭЯКУЛЯТА ЧЕЛОВЕКА ПО ОТНОШЕНИЮ К ДИСТИЛИРОВАННОЙ ВОДЕ В ДИАПАЗОНЕ 450-900 нм

АБСОЛЮТНОЕ ЧИСЛО ПИКОВ И ИХ ПРОЦЕНТНОЕ

СООТНОШЕНИЕ ПО ДЛИНАМ ВОЛН

ДЛИНА ПРОБА1 ПРОБА 2 ПРОБА 3

ВОЛНЫ <п = 50) (п: = 50) (»" 50)

(нм)

2632 100% 1020 100% 128 100%

900-851 нм 447 17.0 40 3.9 0 0

850 - 801 нм 316 12.0 142 13.9 3 2.3

800-751 нм 263 10.0 107 10.5 24 18.8

750 - 701 нм 301 11.4 132 12.9 30 23.4

700 - 651 нм 250 9.5 153 15,0 11 8.6

650-601 нм 382 14.5 51 5 0 0

600-551 нм 235 8.9 140 13.7 10 7.8

550 - 501 нм 170 6.5 91 8.9 32 25

500-450 HM 261 9.9 138 13.5 18 14.1

Существующие низкоэнергетические лазерные аппараты различаются по длине излучаемой волны и мощности излучения. Если по волновым характеристикам, с учетом проведенных нами исследований выбор аппаратов не представлял особой сложности, то с по характеристикам мощности этот выбор требовал особой осторожности. Для того, чтобы по получаемым результатам можно было бы судить о степени эффективности в отношении

сперматозоида, каждой из выбранной нами длин волн должна соответствовать строго определенная мощность.

Хорошо зарекомендовавший себя инфракрасный лазерный аппарат "Узор" имеет мощность в среднем 2 мВт., при излучаемой длине волны 890 нм. Красный лазерный аппарат на базе ЛГ-75 имеет мощность свыше 10 мВт. В связи с этим мы остановили наш выбор на аппарате ЛГН-208-Б, который при длине излучаемой волны 632,8 нм имеет мощность 2,2 мВт и сравним с таковой у инфракрасного аппарата АЛТ "Узор".

Энергетические процессы играют огромную роль для поддержания функциональной активности клетки. Использованные нами методы их контроля выгодно отличают простота и надежность применяемых методик. Концентрацию фруктозы определяли через: 1, 2, 6 и 24 часа. Результаты представлены в таблице 3

Таблица 3

ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ФРУКТОЗЫ И ПОДВИЖНОСТИ СПЕРМАТОЗОИДОВ В ЭЯКУЛЯТЕ ЧЕЛОВЕКА НА ПРОТЯЖЕНИИ СУТОК

ИСХОДНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Мт Мах Меап(М) БШ. Егг. (т)

Количество (млн.) 42.0 130.0 70.1200 4.141787

Подвижность % 45.0 94.0 71.2800 1.755487

Время снятия показателей КОНЦЕНТРАЦИЯ ФРУК' (мМоль/л) гозы

0ч 11.2000 28.3000 20.6560 0.925510

1 ч 10.6000 26.3000 19.8440 0.845854

2ч 10.0000 25.0000 18.9200 0.778845

6ч 9.4000 24.5000 17.9920 0.774660

24ч 9.0000 22.9000 16.8960 0.714177

Подвижность 24ч % 11.0 30.0 20.9600 0.935379

Однородность и высокая достоверность наблюдаемых изменений, различий концентрации фруктозы на протяжении суток во всех временных диапазонах между собой (р < 0,005) позволили ограничить исследование 25 экспериментами. Математическая обработка материала показала отсутствие достоверного отклонения показателей изменения концентрации фруктозы в эякуляте в течение суток от показателей линейной функции. С другой стороны суточное убывание подвижных сперматозоидов согласно литературным данным также идет линейно

Учитывая наличие двух линейных процессов: уменьшения концентрации фруктозы и снижение количества подвижных сперматозоидов мы вычислили скорость фруктолиза на 1 миллион сперматозоидов в сутки. Для этого нами использована формула: К— ((С 0 - С 244)/2)/((N 0 - N 24ч)/2 + N 24ч), которая в результате упрощения принимает следующий вид:

K-C0-C24/N0 + N24

где К - коэффициент фруктолитической активности 1 миллиона сперматозоидов в мМоль/л за сутки С - концентрация фруктозы

N - абсолютное количество подвижных сперматозоидов в миллионах

в 1 мл.

Эта величина по нашим данным при коэффициенте преобразования 10"3 оказалась равной:

К = 0.0612217 + 0.006147 мМоль/мл/1 миллион/сутки

Для оценки окислительной активности эякулята наряду с прямым определением фруктозы теоретически обосновано и оправдано использование теста восстановления метиленовой сини. Используемый тест является достаточно объективным показателем этой активности и кроме того служит

отражением энергозависимых процессов, проходящих в сперматозоиде с использованием кислорода.

Таблица 4

ИЗМЕНЕНИЕ ЭКСТИНЦИИ РАСТВОРА МЕТИЛЕНОВОЙ СИНИ ПОД ВЛИЯНИЕМ СПЕРМАТОЗОИДОВ В ТЕЧЕНИЕ СУТОК

ВРЕМЯ СНЯТИЯ ПОКАЗАНИЙ ЭКСТИНКЦИЯ

Мш Мах Меап (М) Бей. Егг. (ш)

0 ЧАСОВ 1.18000 1.28000 1.23120 0.005981

6 ЧАСОВ 1.16000 1.26100 1.20820 0.006299

24 ЧАСА 1.03000 1.24000 1.14640 0.009590

Важно отметить, что величина столба жидкости в кювете 3 см, так что в нижних ее слоях, где происходит считывание оптической плотности раствора, имеются анаэробные условия, что исключает влияние атмосферного кислорода на проходящие реакции. В таблице 4 отражены средние показатели экстинкции как отражения степени обесцвечивания метиленовой сини. На основании анализа изменения средних величин экстинкции можно отметить достоверное уменьшение окраски раствора на протяжении суток при измерении через 6 и 24 часа.

Мы проследили изменение цифровой кривой, отражающей окрашивание раствора и подтвердили практически линейный ее характер. В связи с этим мы вывели коэффициент восстановления метиленовой сини, который отражает активность 1 миллиона сперматозоидов в отношении стандартного раствора метиленовой сини. По нашим данным этот коэффициент оказался равным в среднем 0.01080 + 0.001023 на 1 миллион сперматозоидов в сутки. Расчет проводили по формуле частного двух линейных, убывающих функций:

K = E0-E24/N0 + N24

где

К - коэффициент окислительной активности 1 миллиона сперматозоидов в условных единицах за сутки

Е - экстинкция раствора против воды в условных единицах

N - абсолютное количество подвижных сперматозоидов в миллионах

в 1 мл.

Таким образом было выявлено, что тесты определения динамики изменения концентрации фруктозы в эякуляте и тест обесцвечивания мети-леновой сини действительно являются отражением энергетических процессов, напрямую связанных с активностью сперматозоидов.

При анализе взаимосвязи коэффициента восстановления метилено-вой сини с другими имеющимися показателями достоверную отрицательную зависимость мы выявили только с показателем подвижности сперматозоидов через сутки (р < 0,005). Эта картина схожа с результатами оценки скорости утилизации фруктозы в сперматозоидах, а именно чем выше активность окислительных реакций в клетках, тем меньшее количество их сохраняют подвижность через сутки.

Отмечено, что при нормозооспермии отсутствует четкая взаимосвязь между начальным количеством сперматозоидов в эякуляте, процента актив-ноподвижных форм и скорости фруктолиза и обесцвечивания метиленовой сини. Это говорит о том, что при нормозооспермии наблюдается определенное стабильное состояние окислительной и фруктолитической активности, которая, возможно, регулирует выживаемость, что и отражено результатами проведенных исследований.

В ходе исследования зависимости фруктолитической активности в сперматозоидах от экспозиции лазерного излучения мы зафиксировали стимулирующий эффект при облучении образцов с экспозицией от 5 до 10 минут. Это отразилось на уменьшении средних показателей концентрации фруктозы в этих пробах через сутки по сравнению с концентрацией фрукто-

зы в необлученном материале. При дальнейшем увеличении экспозиции лазерного воздействия происходит угнетение фруктолиза в сперматозоидах, о чем свидетельствуют более высокие показатели остаточной концентрации фруктозы в эякуляте после 30 минутного лазерного воздействия по сравнению с контролем и с другими облученными образцами. Эта тенденция оказалась одинаковой для обоих типов примененных лазеров.( таблица 5) Видно, что при схожести тенденции в изменении средних величин замеряемых характеристик, более достоверно выражены изменения при воздействии на сперматозоиды в инфракрасном диапазоне.

Статистическая обработка данных по (-критерию для связанных выборок Стьюдента подтвердила достоверное снижение концентрации фруктозы в течение суток (р < 0.05) и в контрольных и в опытных пробах. Экспозиция (доза излучения) оказывает сильное влияние на эти показатели. Однако степени достоверности результатов воздействия различны для разных экспозиций. Недостоверные (р > 0.05) отличия концентрации фруктозы через сутки выявлены при сравнении уровня концентрации фруктозы между необлу-ченной (контрольной) группой и при красном и инфракрасном лазерном воздействии с экспозицией 10 и 30 секунд. При более продолжительном времени лазерного воздействия наблюдаются абсолютно достоверные различия в концентрации фруктозы (р< 0.05). При экспозиции 5 и 10 минут концентрация фруктозы ниже контрольных значений, а при 30 минутах - выше их.

Таблица 5

РАЗЛИЧИЯ СРЕДНИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ФРУКТОЗЫ ЧЕРЕЗ 24 ЧАСА В ЭЯКУЛЯТЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭКСПОЗИЦИИ ОБЛУЧЕНИЯ (НАЧАЛЬНАЯ СРЕДНЯЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ФРУКТОЗЫ - 20.14375 ± 1.056013)

(И = 16)

КОНЦЕНТРАЦИЯ ФРУКТОЗЫ В ЭЯКУЛЯТЕ, мМоль/л

КРАСНЫЙ ЛАЗЕР ИК-ЛАЗЕР

ЭКСПОЗИЦИЯ Меап (М) вМ. Егг (ш) Меап (М) Егг. (ш)

КОНТРОЛЬ 16.1 0.783635 16.1 0.783635

10 СЕКУНД 16.10625 0.789434 16.075 0.783555

30 СЕКУНД 16.05 0.813275 16.05625 0.805035

1 МИНУТА 15.80625 0.786102 15.6375 0.765989

5 МИНУТ 15.08125 0.777776 14.80625 0.806560

10 МИНУТ 15.44375 0.789302 15.275 0.775537

30 МИНУТ 16.725 0.806097 17.175 0.792701

Сравнение эффектов воздействия различных лазеров показало что: снижение концентрации фруктозы в эякуляте приходящееся на экспозицию лазерного излучения в 5 мин. сильнее выражено в образцах, облучаемых инфракрасным лазерным излучением. Угнетение фруктолиза при 30 минутной экспозиции также сильнее при инфракрасном лазерном облучении.

Статистическая обработка этих данных по { - критерию для связанных выборок подтвердила достоверное отличие концентрации фруктозы через сутки между образцами, облучаемыми красным и инфракрасным лазерами с одинаковой экспозицией (р < 0.05) при времени облучения 1,5, 10 и 30 минут. При экспозиции 10 и 30 сек эти различия недостоверны (р > 0.05).

Таблица 6

ИЗМЕНЕНИЕ СРЕДНИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОДВИЖНОСТИ СПЕРМАТОЗОИДОВ ЧЕРЕЗ 24 ЧАСА В ЭЯКУЛЯТЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭКСПОЗИЦИИ ЛАЗЕРНОГО ОБЛУЧЕНИЯ

КОНТРОЛЬ (М ± ш) - 19.5 % ± 1.892969

ПОДВИЖНОСТЬ СПЕРМАТОЗОИДОВ (В %)

КРАСНЫЙ ЛАЗЕР ИК-ЛАЗЕР

ЭКСПОЗИЦИЯ Меап (М) 81(1. Егг.(га) Меап (М) 81(1. Егг.(т)

10 секунд 17.56250 2.213536 18.68750 1.755275

30 секунд 19.43750 1.955694 19.37500 1.925433

1 минута 20.9375 2.029919 21.6875 1.879093

5 минут 24.81250 1.763564 27.37500 1.680464

10 минут 22.18750 1.663878 22.68750 1.665130

30 минут 13.93750 2.054403 11.87500 2.101339

В таблице 6 представлены данные, характеризующие изменение процента подвижных форм сперматозоидов через 24 часа от момента эякуляции в зависимости от экспозиции и характера лазерного излучения.

Статистическая обработка данных суточной подвижности по I - критерию для связанных выборок подтвердила достоверное снижение процента подвижных форм в эякуляте за сутки (р< 0.05) и в контрольных и в опытных пробах.

На рисунке 1 представлен график поведения коэффициента фрукто-литической активности в зависимости от вида и экспозиции лазерного излучения

Рисунок 1

ИЗМЕНЕНИЕ СКОРОСТИ ФРУКГОЛИЗА В 1 МИЛЛИОНЕ

СПЕРМАТОЗОИДОВ В 1 МИЛЛИЛИТРЕ ЭЯКУЛЯТА В СУТКИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВИДА И ЭКСПОЗИЦИИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

К

о

э ф

ф И

Ц

И Е Н Т

Ф Р У

к т о л и

3

А

КрЛ

икл

Контроль

0,04

0 секунд 10 секундЗО секунд 1 минута 5 минут 10 минут 30 минут ЭКСПОЗИЦИЯ

При проведении исследования по влиянию различных экспозиций красного и инфракрасного лазерных излучений на степень обесцвечивания раствора метиленовой сини мы получили результаты, представленные в таблице 7.

Статистическая обработка данных по ^критерию для связанных выборок подтвердила достоверное снижение экстинкции раствора метиленовой сини в течение суток (р< 0.05) и в контрольных и в опытных пробах. Экспозиция ( доза излучения ) достоверно влияет на степень обесцвечивания раствора. При экспозиции в 5 минут экстинкция снижается сильнее (р< 0.05), чем в необлученной пробе, а при 30 минутной экспозиции слабее (р< 0.05).Увеличение прозрачности раствора метиленовой сини свидетельствует об активизации окислительных процессов в сперматозоиде под действием лазерного излучения.

На рисунке 2 представлен характер поведения окислительной активности в зависимости от вида и экспозиции лазерного излучения

Таблица 7.

ИЗМЕНЕНИЕ ЭКСТИНЦИИ РАСТВОРА МЕТИЛЕНОВОЙ СИНИ И ПОДВИЖНОСТИ СПЕРМАТОЗОИДОВ В ТЕЧЕНИИ СУТОК В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭКСПОЗИЦИИ И ВИДАЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

(N=25)

вид ПОКАЗАТЕЛИ ЭКСТИНЦИЙ

(условные единицы)

ЛАЗЕРНОГО ПОДВИЖНОСТЬ ЧЕРЕЗ 24 ЧАСА В %

ИЗЛУЧЕНИЯ, Мш. Мах. Меап (М) Егг. (ш)

ЭКСПОЗИЦИЯ

п 1.07 1.20 1.1308 0.006216

О 9.0 24. 16.52 0.91855

КРАСНЫЙ 1. 1.16 1.0872 0.008073

ЛАЗЕР

5 МИНУТ 10.0 28. 19.04 1.041601

КРАСНЫЙ 1.09 1.23 1.1524 0.006306

ЛАЗЕР

30 МИНУТ 9.0 22.0 14.64 0.86

ИК- 0.89 1.14 1.0508 0.011327

ЛАЗЕР

5 МИНУТ 12.0 36.0 21.72 1.202109

ИК- 1.12 1.23 1.1684 0.005677

ЛАЗЕР

30 МИНУТ 7.0 21.0 13.2 0.879394

Рисунок 2

ЗАВИСИМОСТЬ КОЭФФИЦИЕНТА ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ

АКТИВНОСТИ 1 МИЛЛИОНА СПЕРМАТОЗОИДОВ ОТ ВИДА И ЭКСПОЗИЦИИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

К 0,003

О о

э К 0,0025

Ф и

ф с

и л

Ц Е

И Н

Е и

Н Я

0,002 0,0015 0,001 0,0005

0

КрЛ ИКЛ Контроль

0 секунд

5 минут ЭКСПОЗИЦИЯ

30 минут

Полученные результаты позволяют несколько по-новому взглянуть на энергетические процессы в сперматозоиде человека. Большинство авторов (Т. Mann 1980 ) считают, что в нем превалируют анаэробрый распад веществ. Наши данные свидетельствуют о значительном (до 140% при красном воздействии и до 180% при инфракрасном лазерном воздействии) повышении окислительной активности. В связи с этим можно заключить, что окислительные процессы более мобильны для активации, чем анаэробные. Согласно эффекту Л. Пастера наличие кислорода тормозит анаэробные процессы, способствует утилизации продуктов реакций последних, особенно при активации кослородозависимых реакций. Это не позволяет четко разграничить два пути метаболизма. Однако достоверное улучшение дыхательной активности сперматозоидов человека при лазерном облучении имеет место. Повышение же потребления фруктозы мы рассматриваем как отражение огромных потенциальных резервов сперматозоидов человека.

Таким образом расчет фруктолитической и окислительной активности сперматозоидов в расчете на 1 миллион позволяет ввести унифицированный и легко рассчитываемый показатель как качественную оценку эякулята человека. Этот показатель может быть использован как рутинный анализ для характеристики динамики изменений в эякуляте, так и для контроля лечебного воздействия на репродуктивную систему различных факторов в том числе и физического происхождения. При лазерном воздействии этот показатель является более точной характеристикой качественных особенностей получаемого эффекта, что позволяет не просто выбрать оптимальную дозу лазерного облучения, но и индивидуализировать как вид излучения, так и его экспозицию.

ВЫВОДЫ

1. Световая энергия поглощается сперматозоидами человека в строго ограниченных диапазонах, причем максимальное поглощение происходит в красной и инфракрасной областях светового спектра.

2. Подбор длины волны лазерного излучения на основании данных спектрограмм является оптимальным для выявления границ преимущественного поглощения энергии. Сперматозоиды человека поглощают лазерное излучение с длинами волн 890 и 632,8 нм,

3. Общая фруктолизная активность сперматозоидов достоверно характеризуется скоростью утилизации фруктозы, а окислительная активность сперматозоидов тестом обесцвечивания раствора метиленовой сини.

4. Доза излучения до 0. 6 Дж не оказывает на сперматозоиды человека никакого регистрируемого действия. Доза от 0. 6 - 1.2 Дж является энерго-стимулирующей. Она повышает фруктолиз и окислительную активность сперматозоидов, а также увеличивает сохранность их подвижности через 24 часа. Более высокие дозы облучения обладают угнетающим действием, что отражается на всех указанных показателях.

51 Инфракрасное лазерное излучение в отношении сперматозоидов обладает более выраженным действием по сравнению с красным и по стимулирующим, и по супрессорным эффектам.

6. Прогнозируемые эффекты лазерного воздействия распространяются как на цельную сперму так и на отделенные в искусственную среду сперматозоиды, что позволяет использовать лазерную стимуляцию при обогащении спермы для супружеского и экстракорпорального оплодотворения

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

• Выполнение тестов на скорость общего фруктолиза и на скорость окислительных процессов позволяет получить информацию об энергетических процессах в сперматозоидах и возможных их нарушениях при секреторных формах мужского бесплодия.

• Так как абсолютные величины содержания фруктозы в эякуляте достаточно сильно различаются между собой, для оценки фруктолизной активности целесообразно использовать относительные показатели процентного снижения концентрации фруктозы, или рассчитывать коэффициент фруктолизной активности на 1 миллион сперматозоидов.

• Для повышения энергопотребляющей активности сперматозоидов целесообразно использовать красный и инфракрасный диапазон лазерного излучения (с длинами волн 632,8 и 890,0 нм) в дозе от 0. 6 Дж до 1. 2 Дж. Стимуляции могут подвергаться сперматозоиды как in vitro так и in vivo при облучении семенников и придатков. Превышение указанной дозы сопровождается обратным эффектом, в виде угнетения ферментативной активности в сперматозоидах.

• Найденные параметры избирательного воздействия лазерного излучения на сперматозоиды целесообразно использовать при лечении муж-

ского бесплодия и при подготовке спермы мужа к супружескому и экстракорпоральному оплодотворению.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Низкоэнергетическая лазерная терапия в андрологической практике. / Сборник научных трудов МЗ Казахстана, Общества урологов Казахстана - Алма-Ата 1992 г. (в соавт с В.Г. Горюновым и В.Г. Корниловым).

2. Амбулаторное проведение относительной спектрографии эякулята человека в красном и ближнем инфракрасном диапазонах спектра. / Сб. научных трудов НИИ урологии "Амбулаторная урология" под ред. А.Л. Шабада и Н.К. Минакова - Москва 1994; стр. 175-180

3. Принцип выбора лазерного излучения для воздействия на сперму и изучение эффектов этого воздействия на сперматозоидах человека (экспериментальное исследование) / "Применение лазеров в биологии и медицине" - Мат. конференции - Киев, октябрь 1995 г. стр. 120-121 (в соавт. с В.Г. Горюновым.)