ГІСТОЛОГІЧНІ ЗМІНИ ПРИ ГІПЕРМЕЛАТОНІНЕМІЇ В СІМ'ЯНИКАХ ЩУРІВ
Внаслідок 55-денної гіпермелатонінемії (0,3 мг/кг маси тіла на добу per os) у додаткових залозах знижується кількість сперміїв, але зростає кількість їх патологічних форм. Низький мітотичний індекс супроводжується патологіями мітозу у вигляді злипання або затримки хромосом розсіювання по цитоплазмі.
The result of 55 days under hypermelatoninemia (0,3 mg/kg rat's weight of day per os) in the additional glandes is lowering of quantity spermatozoon, but increasing the quantity of the pathological forms. Low index of mitosis is following by the adhesion or delay chromosomes, dispersion on cytoplasm.
Вступ. Мелатонін - це гормон епіфіза, який синтезується тоді, коли на очі не падає світло; регулює добові ритми; блокує секрецію гонадотропинів гіпофіза та гонадоліберинів гіпоталамуса. Мелатонін є антиоксидантом, гальмовником мітозу на стадії метафази, нейромедіатором сну та стимулятором імунного захисту. З віком секреція мелатоніну епіфізу для всього організму знижується. В окремих ділянках тіла (очі, кишечник) мелатонін синтезується для потреби цих органів. Крім мелатоніну, на функцію гонад впливають гонадотропіни гіпофізу, андрогени, глюкокортикоїди [2; 6; 8; 10; 11], але мало описані зміни чоловічої статевої системи при гіпо- або гіпермелатонінеміях.
Метою дослідження являлося дослідження гістологічних змін сім'яників після тривалого надмірного надходження мелатоніну per os.
Об'єкт і методи дослідження. Щурів- самців 5-6-місячного віку витримували на стандартному виварному раціоні, але о 8-й годині ранку вводили у шлунок зондом водний розчин мелатоніну з розрахунку 0,3 мг/кг маси щурів на добу терміном 55 діб, що порівнянно з терміном сперматогенезу (у щурів цикл сперматогенезу складає 48 діб, у людини 74 доби). Еутаназію тварин проводили під легким ефірним наркозом.
Сім'яники виділяли для подальших експериментів. Один сім'яник (лівий) фіксували у 10 % формаліні, робили зрізи, забарвлювали гематоксиліном з еозином та іншими фарбниками для гістологічних досліджень [7; 9].
Результати та їх обговорення. Результати гістологічного дослідження сім'яників щурів інтактної групи тварин, які були взяті для порівняння з дослідною групою, показали такі особливості. На поверхні сім'яники вкриті очеревиною. Під нею розміщується білкова оболонка, яка утворена щільною сполучною тканиною. Від неї внутрішньо, як видно на гістологічних препаратах, відходять сполучнотканинні перегородки за напрямом до середостіння і розподіляють паренхіму на дольки. В кожній дольці знаходяться 1-4 звивистих каиальця, які, наближаючись до середостіння, стають прямими та з'єднуються з канальцями мережі сім'яника. З мережі виходять 10-12 виносних канальців, які входять до протоку придатка.
Кожний звивистий канадець сім'яника вкритий сполучно-тканинною оболонкою. Внутрішню оболонку складає базальна мембрана з клітинами Сертолі (сустентоцити) та сперматогенним епітелієм. Сустентоцити мають пірамідальну форму, вершина яких витягнута у просвіт звивистого канальця.
Внутрішня оболонка розділяється перегородками зі щільною сполучною тканиною на так звані дольки, кожна з яких наповнена сильно звивистим сім'яним канальцем. У проміжках між звивистими сім'яними канальцями знаходиться рихла сполучна тканина.
Звивистий сім'яний канатик являє собою циліндричну трубку, стінки якої утворені епітеліальними клітинами або так званими клітинами Сертолі. Порожнина канальця заповнена статевими клітинами, які знаходяться на різних стадіях дозрівання і розвитку. Та частина клітини Сертолі, де лежить ядро, тісно зв'язана зі сполучно-тканинним шаром, який оточує канадець. Друга частина, яка містить більшу частку цитоплазми, звернена в просвіт канальця і утворює сінтиціальну основу. В ній знаходяться статеві клітини, що розвиваються. Останні розміщуються в сім'яному канатику в декілька шарів так, що він має вигляд трубки з багатошаровою стінкою. Це пояснюється тим, що ще до закінчення розвитку однієї генерації статевих клітин починається розвиток другої, а клітини першої генерації зсуваються від стінок канальця до його просвіту. На поперечному зрізі трубки можливо виявити послідовно розташовані покоління статевих клітин, починаючи від сперматогоній на зовнішній поверхні канальця до зрілих сперматозоїдів у його просвіті (рис. 3). Здебільш увагу приділяли поділу клітин переважно мітозам.
Але картина ускладнюється тим, що процес сперматогенезу протікає хвилеподібно по довжині канальця. Це обумовлюється різною тривалістю окремих стадій розвитку чоловічої статевої клітини. В тій ділянці, де відбувається тривале та складне перетворення сперматид, сперматозоїдів у просвіті канальця немає, а в зовнішньому шарі його стінки наявні сперматогонії і сперматоцити 1-го порядку. На другій ділянці канальця, де утворення сперматид уже закінчилося, в просвіті наявні зрілі сперматозоїди. Сперматоцити 1-го порядку підлягають швидкому діленню і дозріванню, перетворюючись спочатку в сперматоцити 2-го порядку, а потім в сперматиди. В самих зовнішніх шарах стінки канальця знаходяться сперматогонії. Зокрема, в найбільш віддаленому від вивідного протоку розміщуються сперматогонії, ближче до нього - клітини на наступних стадіях дозрівання, прямо до сперматозоїдів. Між петлями звитих канальців у рихлій неоформленій сполучній тканині, поблизу капілярів, розміщені інтерстиціальні клітини Лейдига (гландулоцити, де синтезуються андрогени). Це великі клітини, круглої або багатокутової форми, іноді з ацидофільною цитоплазмою. Велике число глікопротеїдних включень і глікогену вказує на їх трофічну функцію у відношенні сперматогенного епітелію.
Як демонструють результати морфологічних досліджень сім'яників в експериментальній групі, їх мітотичний індекс складає 8,8 %, метафазно-профазне відношення дорівнює 2,9. Цифри відсоткового співвідношення фаз нормального мітозу говорить про те, що найбільша кількість клітин в даній групі експериментальних тварин знаходяться в метафазі (46 %), в той час, як приблизно однаковий вміст їх припадає на телофазу (20 %) і профазу (19,5 %). Перша з них характеризується появою двох або багатоядерних клітин з однаковими розмірами ядер.
Для другої - профази - виявляється наявність тонких і товстих ниток, які відповідають її ранній та пізній стадіям. Анафаза зустрічається порівнянно рідко (14,6 %) і рівномірним розподілом до полюсів хромосом. Патологія мітозу зустрічається в 43,7 % всіх клітин, які діляться. Із них в 12,1 % є набухання і злипання хромосом в профазі, а в метафазі відмічалася затримка (10,7 %) з розсіюванням хромосом (9 %), інші види патології мітозу зустрічаються рідко.
Проведене каріометрічне дослідження виявляє наявність в сім'яниках максимального піку логарифму ядер і в інтервалі 2,35 і більше піків малих в інтервалі об'єму 2,050 і 1,750. Абсолютне співвідношення їх об'єму 1:2:4 свідчить про явище поліплоїдії. Можливо, це клітини з аномальною кон'югацією хромосом в мейозі. Співставлення цитогенетичних даних з каріометричними дослідженнями свідчать, що формування аномальних клітин, за класифікацією І.К. Казанцевої, пов'язане з патологією профази (у вигляді набухання ядер), а в подальшому - мітозі з розсіюванням хромосом, в результаті чого утворюються тетра- або поліплоїдні клітини.
При гіпермелатонінемії в епіфізах сім'яників спостерігається повнокров'я судин: менше видно сперматогенних клітин, більше еластичних волокон. Клітини Лейдига мають ознаки зниження функціональної активності.
При гіпермелатонінемії суттєвих змін коефіцієнта маси сім'яників не виявлено; але кількість сперматозоїдів у придаткових залозах в порівнянні з нормою скоротилася на 34 % (р<0,001), при цьому знизилися абсолютна кількість нежиттєздатних на 25 % (р<0,01) та патологічних форм сперматозоїдів на 14 % (з тенденцією до достовірності).
Суттєвих гістологічних змін сім'яників унаслідок хронічної гіпермелатонінемії не знайдено.
Зниження антиоксидантного потенціалу, антипроліферативна здатність мелатоніну, гальмування їм секреції гонадотропінів сприяли
Висновки. У попередніх роботах нами показано, що гіпермелатонінемія в описаній моделі посилює антиоксидантний захист в тканинах сім'яників [1]. Але надлишок мелатоніну блокує гіпоталамо-гіпофізарну стимуляцію сперматогенезу за участю гонадоліберинів та гонадотропінів. Це зменшує функціональну активність сім'яників, як сперматогенного епітелію так і ендокринної при гіпермелатонінемії зниженню кількості сперматозоїдів у придаткових залозах.
Таким чином, хронічна гіпермелатонінемія супроводжується зниженням продукції сперматозоїдів при зменшенні нежиттєздатніх та патологічних їх форм; зменшенням рівня пероксидації у сім'яниках.
складової. Можливо, гіперактивація імунної системи негативно впливає на проліферацію та розвиток сперматозоїдів незважаючи на гемато- тестикулярні бар'єри.
Перспективи подальших досліджень. Потребує подальшого дослідження стану чоловічої репродуктивної системи при інших варіантах гіпермелатонінемії.
ЛІТЕРАТУРА
Алов И. А., Цитофизиология и патология митоза. - М., 1972. - 192 с.
Бондаренко Jl. А. Современные представления о физиологии эпифиза // Нейрофизиология. - 1997. - Т. 29, № 3. - С. 212-237.
Дмитренко H.A. Прояви надлишку мелатоніну в сім'яниках // Вісник проблем біології і медицини. - 2006. - Вип. 3. - С. 58-61.
Дмитренко H.A., Цебржинський О.І. Вплив гіпер- та гіпомелатонінемії на стан сім'яників щурів // Вісник Луганського національного педагогічного університету імені Тараса Шевченка. -2006. -№ 13 (108). - С. 45-51.
Казанцева И. А. Патология митоза в опухолях человека. - Новосибирск: Наука, 1981. - 144 с.
Малиновская Н.К. Роль мелатонина в организме человека // Клиническая медицина. -1998. - № 10. - С. 15-22.
Микроскопическая техника. Руководство для врачей и лаборантов / Под ред. Саркисова Д.С. и Перова Ю.Л. - М.: Медицина, 1996. - 544 с.
Пішак В.П. Шишкоподібне тіло і біохімічні основи адаптації. - Чернівці: Медакадемія, 2003. - 152 с.
Посібник з експериментально-клінічних досліджень в біохімії та медицині // Під ред. Кайдишева І.П., Соколенко В.М., Катрушова О.В. - Полтава, 1996. - 277 с.
Смирнов А.Н. Ядерные рецепторы мелатонина // Биохимия. - 2001 - Т. 66. - № 1. - С. 28-36.
Reiter R.I. Melatonin: Lowerind the Hidh Price of Tree Radicals // News Physiol. Sei. - 2000. - Vol. 15. - P. 246-250.
The result of 55 days under hypermelatoninemia (0,3 mg/kg rat's weight of day per os) in the additional glandes is lowering of quantity spermatozoon, but increasing the quantity of the pathological forms. Low index of mitosis is following by the adhesion or delay chromosomes, dispersion on cytoplasm.
Вступ. Мелатонін - це гормон епіфіза, який синтезується тоді, коли на очі не падає світло; регулює добові ритми; блокує секрецію гонадотропинів гіпофіза та гонадоліберинів гіпоталамуса. Мелатонін є антиоксидантом, гальмовником мітозу на стадії метафази, нейромедіатором сну та стимулятором імунного захисту. З віком секреція мелатоніну епіфізу для всього організму знижується. В окремих ділянках тіла (очі, кишечник) мелатонін синтезується для потреби цих органів. Крім мелатоніну, на функцію гонад впливають гонадотропіни гіпофізу, андрогени, глюкокортикоїди [2; 6; 8; 10; 11], але мало описані зміни чоловічої статевої системи при гіпо- або гіпермелатонінеміях.
Метою дослідження являлося дослідження гістологічних змін сім'яників після тривалого надмірного надходження мелатоніну per os.
Об'єкт і методи дослідження. Щурів- самців 5-6-місячного віку витримували на стандартному виварному раціоні, але о 8-й годині ранку вводили у шлунок зондом водний розчин мелатоніну з розрахунку 0,3 мг/кг маси щурів на добу терміном 55 діб, що порівнянно з терміном сперматогенезу (у щурів цикл сперматогенезу складає 48 діб, у людини 74 доби). Еутаназію тварин проводили під легким ефірним наркозом.
Сім'яники виділяли для подальших експериментів. Один сім'яник (лівий) фіксували у 10 % формаліні, робили зрізи, забарвлювали гематоксиліном з еозином та іншими фарбниками для гістологічних досліджень [7; 9].
Результати та їх обговорення. Результати гістологічного дослідження сім'яників щурів інтактної групи тварин, які були взяті для порівняння з дослідною групою, показали такі особливості. На поверхні сім'яники вкриті очеревиною. Під нею розміщується білкова оболонка, яка утворена щільною сполучною тканиною. Від неї внутрішньо, як видно на гістологічних препаратах, відходять сполучнотканинні перегородки за напрямом до середостіння і розподіляють паренхіму на дольки. В кожній дольці знаходяться 1-4 звивистих каиальця, які, наближаючись до середостіння, стають прямими та з'єднуються з канальцями мережі сім'яника. З мережі виходять 10-12 виносних канальців, які входять до протоку придатка.
Кожний звивистий канадець сім'яника вкритий сполучно-тканинною оболонкою. Внутрішню оболонку складає базальна мембрана з клітинами Сертолі (сустентоцити) та сперматогенним епітелієм. Сустентоцити мають пірамідальну форму, вершина яких витягнута у просвіт звивистого канальця.
Внутрішня оболонка розділяється перегородками зі щільною сполучною тканиною на так звані дольки, кожна з яких наповнена сильно звивистим сім'яним канальцем. У проміжках між звивистими сім'яними канальцями знаходиться рихла сполучна тканина.
Звивистий сім'яний канатик являє собою циліндричну трубку, стінки якої утворені епітеліальними клітинами або так званими клітинами Сертолі. Порожнина канальця заповнена статевими клітинами, які знаходяться на різних стадіях дозрівання і розвитку. Та частина клітини Сертолі, де лежить ядро, тісно зв'язана зі сполучно-тканинним шаром, який оточує канадець. Друга частина, яка містить більшу частку цитоплазми, звернена в просвіт канальця і утворює сінтиціальну основу. В ній знаходяться статеві клітини, що розвиваються. Останні розміщуються в сім'яному канатику в декілька шарів так, що він має вигляд трубки з багатошаровою стінкою. Це пояснюється тим, що ще до закінчення розвитку однієї генерації статевих клітин починається розвиток другої, а клітини першої генерації зсуваються від стінок канальця до його просвіту. На поперечному зрізі трубки можливо виявити послідовно розташовані покоління статевих клітин, починаючи від сперматогоній на зовнішній поверхні канальця до зрілих сперматозоїдів у його просвіті (рис. 3). Здебільш увагу приділяли поділу клітин переважно мітозам.
Але картина ускладнюється тим, що процес сперматогенезу протікає хвилеподібно по довжині канальця. Це обумовлюється різною тривалістю окремих стадій розвитку чоловічої статевої клітини. В тій ділянці, де відбувається тривале та складне перетворення сперматид, сперматозоїдів у просвіті канальця немає, а в зовнішньому шарі його стінки наявні сперматогонії і сперматоцити 1-го порядку. На другій ділянці канальця, де утворення сперматид уже закінчилося, в просвіті наявні зрілі сперматозоїди. Сперматоцити 1-го порядку підлягають швидкому діленню і дозріванню, перетворюючись спочатку в сперматоцити 2-го порядку, а потім в сперматиди. В самих зовнішніх шарах стінки канальця знаходяться сперматогонії. Зокрема, в найбільш віддаленому від вивідного протоку розміщуються сперматогонії, ближче до нього - клітини на наступних стадіях дозрівання, прямо до сперматозоїдів. Між петлями звитих канальців у рихлій неоформленій сполучній тканині, поблизу капілярів, розміщені інтерстиціальні клітини Лейдига (гландулоцити, де синтезуються андрогени). Це великі клітини, круглої або багатокутової форми, іноді з ацидофільною цитоплазмою. Велике число глікопротеїдних включень і глікогену вказує на їх трофічну функцію у відношенні сперматогенного епітелію.
Як демонструють результати морфологічних досліджень сім'яників в експериментальній групі, їх мітотичний індекс складає 8,8 %, метафазно-профазне відношення дорівнює 2,9. Цифри відсоткового співвідношення фаз нормального мітозу говорить про те, що найбільша кількість клітин в даній групі експериментальних тварин знаходяться в метафазі (46 %), в той час, як приблизно однаковий вміст їх припадає на телофазу (20 %) і профазу (19,5 %). Перша з них характеризується появою двох або багатоядерних клітин з однаковими розмірами ядер.
Для другої - профази - виявляється наявність тонких і товстих ниток, які відповідають її ранній та пізній стадіям. Анафаза зустрічається порівнянно рідко (14,6 %) і рівномірним розподілом до полюсів хромосом. Патологія мітозу зустрічається в 43,7 % всіх клітин, які діляться. Із них в 12,1 % є набухання і злипання хромосом в профазі, а в метафазі відмічалася затримка (10,7 %) з розсіюванням хромосом (9 %), інші види патології мітозу зустрічаються рідко.
Проведене каріометрічне дослідження виявляє наявність в сім'яниках максимального піку логарифму ядер і в інтервалі 2,35 і більше піків малих в інтервалі об'єму 2,050 і 1,750. Абсолютне співвідношення їх об'єму 1:2:4 свідчить про явище поліплоїдії. Можливо, це клітини з аномальною кон'югацією хромосом в мейозі. Співставлення цитогенетичних даних з каріометричними дослідженнями свідчать, що формування аномальних клітин, за класифікацією І.К. Казанцевої, пов'язане з патологією профази (у вигляді набухання ядер), а в подальшому - мітозі з розсіюванням хромосом, в результаті чого утворюються тетра- або поліплоїдні клітини.
При гіпермелатонінемії в епіфізах сім'яників спостерігається повнокров'я судин: менше видно сперматогенних клітин, більше еластичних волокон. Клітини Лейдига мають ознаки зниження функціональної активності.
При гіпермелатонінемії суттєвих змін коефіцієнта маси сім'яників не виявлено; але кількість сперматозоїдів у придаткових залозах в порівнянні з нормою скоротилася на 34 % (р<0,001), при цьому знизилися абсолютна кількість нежиттєздатних на 25 % (р<0,01) та патологічних форм сперматозоїдів на 14 % (з тенденцією до достовірності).
Суттєвих гістологічних змін сім'яників унаслідок хронічної гіпермелатонінемії не знайдено.
Зниження антиоксидантного потенціалу, антипроліферативна здатність мелатоніну, гальмування їм секреції гонадотропінів сприяли
Висновки. У попередніх роботах нами показано, що гіпермелатонінемія в описаній моделі посилює антиоксидантний захист в тканинах сім'яників [1]. Але надлишок мелатоніну блокує гіпоталамо-гіпофізарну стимуляцію сперматогенезу за участю гонадоліберинів та гонадотропінів. Це зменшує функціональну активність сім'яників, як сперматогенного епітелію так і ендокринної при гіпермелатонінемії зниженню кількості сперматозоїдів у придаткових залозах.
Таким чином, хронічна гіпермелатонінемія супроводжується зниженням продукції сперматозоїдів при зменшенні нежиттєздатніх та патологічних їх форм; зменшенням рівня пероксидації у сім'яниках.
складової. Можливо, гіперактивація імунної системи негативно впливає на проліферацію та розвиток сперматозоїдів незважаючи на гемато- тестикулярні бар'єри.
Перспективи подальших досліджень. Потребує подальшого дослідження стану чоловічої репродуктивної системи при інших варіантах гіпермелатонінемії.
ЛІТЕРАТУРА
Алов И. А., Цитофизиология и патология митоза. - М., 1972. - 192 с.
Бондаренко Jl. А. Современные представления о физиологии эпифиза // Нейрофизиология. - 1997. - Т. 29, № 3. - С. 212-237.
Дмитренко H.A. Прояви надлишку мелатоніну в сім'яниках // Вісник проблем біології і медицини. - 2006. - Вип. 3. - С. 58-61.
Дмитренко H.A., Цебржинський О.І. Вплив гіпер- та гіпомелатонінемії на стан сім'яників щурів // Вісник Луганського національного педагогічного університету імені Тараса Шевченка. -2006. -№ 13 (108). - С. 45-51.
Казанцева И. А. Патология митоза в опухолях человека. - Новосибирск: Наука, 1981. - 144 с.
Малиновская Н.К. Роль мелатонина в организме человека // Клиническая медицина. -1998. - № 10. - С. 15-22.
Микроскопическая техника. Руководство для врачей и лаборантов / Под ред. Саркисова Д.С. и Перова Ю.Л. - М.: Медицина, 1996. - 544 с.
Пішак В.П. Шишкоподібне тіло і біохімічні основи адаптації. - Чернівці: Медакадемія, 2003. - 152 с.
Посібник з експериментально-клінічних досліджень в біохімії та медицині // Під ред. Кайдишева І.П., Соколенко В.М., Катрушова О.В. - Полтава, 1996. - 277 с.
Смирнов А.Н. Ядерные рецепторы мелатонина // Биохимия. - 2001 - Т. 66. - № 1. - С. 28-36.
Reiter R.I. Melatonin: Lowerind the Hidh Price of Tree Radicals // News Physiol. Sei. - 2000. - Vol. 15. - P. 246-250.
