Размещено на http://allbest.ru

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора медичних наук

Морфогенез внутрішніх чоловічих статевих органів в умовах загальної хронічної гіпертермії

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

гіпертермія статевий орган

Актуальність теми. Стан репродуктивного здоров'я населення є одним із критеріїв якості життя в країні. На жаль, на сьогодні за показниками народжуваності та природного приросту населення Україна посідає останнє місце серед європейських держав (А.А. Артюхін, 2002; О.Ф.Возіанов, 2004). Останнім часом намітилась тенденція до зростання кількості безплідних шлюбів, які становлять відповідно даних соціологічних опитувань 8-20% від загальної кількості сімей в різних регіонах України (Л.І. Іванюта, 1996; І.І.Горпинченко, 2007). Дослідження останніх років показали, що все частіше причиною безплідного шлюбу стає чоловічий фактор, який складає за різними даними від 30 до 60% (В.А. Гринчук, 1990; Р. Свердлофф, 2001). При цьому тільки в одного з десяти чоловіків виникнення інфертильності пов'язане із вродженими чинниками, а у більшості випадків порушення є набутим. На відміну від жіночих гамет, основні етапи утворення яких відбуваються в пренатальному періоді життя, процеси сперматогенезу починаються лише з настанням статевої зрілості (Ю.Т. Ахтемійчук, 2004). Відповідно органи чоловічої статевої системи найбільш вразливі в цей період. Водночас на сучасному етапі чоловічий організм існує в умовах інтенсивного науково-технічного прогресу, що є причиною забруднення навколишнього середовища фізичними та хімічними факторами (Т.К. Семеникова, 1991).

В останні роки дослідниками різних спеціальностей багато уваги приділено вивченню впливу різноманітних фізичних факторів на організм людини особливо високих температур (Д.О. Попов, 2002; О.В. Гайдарова, 2004; О.В. Білик, 2004; О.Ю. Бибик, 2008). Доведено, що локальна гіпертермія яєчок, зокрема у хворих на варікоцеле або крипторхізм, сприяє чоловічій неплідності (Е.Г. Топка, 2006). Разом з тим, в доступних джерелах літератури, ми не виявили праць, присвячених комплексному вивченню змін в чоловічій статевій системі за умови загальної гіпертермії. Важливо підкреслити, що стан чоловічої статевої системи характеризується не лише морфофункціональними особливостями яєчок, в яких відбуваються сперматогенез та синтез тестостерону, а і додаткових внутрішніх чоловічих статевих органів: над'яєчка, в канальцях якого сперматозоїди набувають рухливості; сім'яних пухирців та простати, секрет яких розріджує сперму та збагачує її біологічно-активними речовинами, що підвищують запліднювальну здатність сперматозоїдів.

Найчастіше під вплив гіпертермії підпадають працівники гарячих цехів машинобудівних та металургійних заводів, вугільних шахт, де люди постійно перебувають в умовах теплової дії мікроклімату виробництва (І.Ф. Пефтієв, 1990; Н.Г. Карнаух,1993). Під вплив температурного фактора підпадають також військові в період виконання навчальних і бойових завдань, особливо у південних країнах. У всіх зазначених випадках вплив гіпертермії поєднується з різним ступенем фізичного навантаження, яке виконують робітники чи військові. З огляду на це, актуальним є комплексне дослідження впливу цих факторів на чоловічу статеву систему.

На відміну від екстремальної та середньої важкості гіпертермії на виробництві, яку можна регламентувати, чоловічий організм зазнає сезонного впливу помірної гіпетермії: дані метереологів підтверджують наявність і прогнозують в подальшому підвищення влітку температури повітря в європейських країнах, також і в Україні, до 40-45⁰ С. У цьому зв'язку досить актуальними є комплексні дослідження впливу загального хронічного перегріву на одну з найбільш ушкоджуваних систем організму - статеву.

Дія несприятливих екологічних і виробничих факторів призводить до порушення репродуктивного гомеостазу чоловіків. Поодинокі та суперечливі повідомлення (А.Г. Резников, 1986; Т.Е. Кузнецова, 2002) про наявність гонадотропного ефекту загальної хронічної гіпертермії вимагають ретельного та всебічного вивчення цих питань, оскільки в період зростання екологічної загрози в сучасних умовах проблема збереження репродуктивного здоров'я є дуже актуальною.

Відсутність даних про вплив гіпертермії на генеративну функцію чоловіків є передумовою до проведення даного дослідження, оскільки регламентація впливу негативних, зокрема й температурних факторів виробництва, яка є важливою ланкою системи профілактичних заходів, здійснюється обов'язково з урахуванням віддалених наслідків впливу саме на цю функцію. Вирішення цього питання сприятиме розробці теоретичних передумов для наукового обґрунтування санітарних стандартів, а також профілактичних заходів, спрямованих на запобігання несприятливої дії факторів навколишнього середовища на репродуктивну функцію тварин та людей.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана відповідно до плану наукових досліджень ДЗ «Луганський державний медичний університет» і є фрагментом науково-дослідної роботи кафедри анатомії людини “Вплив хронічної гіпертермії та фізичного навантаження на морфогенез органів імунної, ендокринної та кісткової систем організму” (№ державної реєстрації 0107U004485).

Мета і завдання дослідження. Мета дослідження - вивчити загальні закономірності морфогенезу внутрішніх чоловічих статевих органів (яєчок, над'яєчок, передміхурової залози та сім'яних пухирців) в нормі, в умовах впливу різних температурних режимів хронічної гіпертермії та при фармакологічній корекції в різні вікові періоди.

Завдання дослідження.

1. Розробити експериментальну модель загальної гіпертермії у щурів-самців за умов впливу різних температурних режимів.

2. Провести комплексне вивчення макроскопічних показників яєчок, над'яєчок, передміхурової залози та сім'яних пухирців щурів в різні вікові періоди в нормі і дати морфометричний аналіз отриманних даних.

3. Вивчити на світлооптичному та ультрамікроскопічному рівнях особливості будови внутрішніх статевих органів білих щурів-самців в нормі.

4. Дослідити вікові особливості морфогенезу яєчок, над'яєчок, передміхурової залози та сім'яних пухирців білих щурів в нормі.

5. Дослідити на всіх рівнях організації особливості будови внутрішніх статевих органів щурів-самців різних вікових груп відразу після дії загальної хронічної гіпертермії та у різні терміни постгіпертермічного періоду.

6. Визначити особливості морфологічних змін внутрішніх статевих органів щурів-самців під час комбінованого впливу високих температур та інтенсивного фізичного навантаження в експерименті.

7. Дослідити в динаміці рівень основного чоловічого статевого гормону - тестостерону під час впливу на організм білих щурів перегріву в різних температурних режимах.

8. Експериментально обґрунтувати доцільність й ефективність корекції гіпертермії на структуру чоловічих статевих органів за допомогою фармакотерапевтичних засобів синтетичного походження - інозину та фітопрепарату - екстракту з листя гінкго білоба.

Об'єкт дослідження: морфогенез яєчок, над'яєчок, сім'яних пухирців, передміхурової залози білих безпорідних щурів-самців різних вікових груп.

Предмет дослідження: вікові особливості будови внутрішніх чоловічих статевих органів в нормі, в умовах загальної хронічної гіпертермії різного ступеня важкості та на тлі застосування корегувальних лікарських засобів.

Методи дослідження. У роботі використано системний підхід, який передбачає застосування комплексу органометричних, гістологічних, електронномікроскопічних, морфометричних, імуноферментного та статистичних методів дослідження.

Наукова новизна отриманих результатів. Дисертаційна робота містить вирішення актуальної науково-практичної проблеми, що полягає у встановленні закономірностей морфофункціональної перебудови органів чоловічої статевої системи за умови хронічної гіпертермії та є експериментально-теоретичним підґрунтям для цілеспрямованого пошуку і розробки ефективних фармакологічних засобів профілактики та лікування виявлених патологічних змін. Особливістю роботи є використаний в ній системний підхід із залученням анатомічних, гістологічних, електронномікроскопічних, імуноферментних та статистичних методів дослідження для комплексного аналізу морфофункціональних порушень, викликаних гіпертермічним фактором.

Вперше розроблено адекватну експериментальну модель загальної хронічної гіпертермії за умов різних температурних режимів.

Вперше на органному, структурному та ультраструктурному рівнях виявлено закономірності дозрівання досліджуваних органів чоловічої статевої системи від ювенільних тварин до статевозрілих, а також інволюції їх у старечих щурів. Вперше виявлена ультраструктурна гетеротипність гранул в епітеліоцитах передміхурової залози, яка полягає в існуванні двох типів: «темних» новосинтезованих та «світлих», які секретуються, а також отримані нові дані щодо співвідношення цих типів гранул, що відображає функціональну активність клітин за умов гіпертермії. Новизна цих даних підтверджена патентом України на корисну модель № 54231.

У роботі вперше встановлено, що у відповідь на дію гіпертермічного фактора відбувається первинне порушення мікроциркуляції та активація альтеративних процесів у всіх досліджених органах на ранніх (1,7 доби) етапах реабілітації, пізніше (30,60 доби) переважають компенсаторно-пристосувальні зміни, які є ефективними для відновлення структури та функції органів чоловічої статевої системи за умов хронічної гіпертермії. Доведено, що поєднання фізичного навантаження із гіпертермією поглиблює інтенсивність дистрофічних змін в органах чоловічої статевої системи тварин та знижує ефективність компенсаторно-адаптаційних механізмів в них.

Отримані в експерименті дані слугували теоретичним обґрунтуванням доцільності застосування засобів фармакологічної профілактики та корекції патологічних змін в органах чоловічої статевої системи, які спричинені гіпертермією.

Новими є дані щодо порушення сперматогенезу та сперміогенезу внаслідок впливу гіпертермії різного ступеня важкості та комбінації перегріву із фізичним навантаженням, проаналізовано можливість відновлення спермато- та сперміогенезу в динаміці періоду реабілітації після дії гіпертермії різної інтенсивності та вплив на ці процеси фармакологічних коректорів - гінкго білоба та інозину.

Практичне значення одержаних результатів. Результати дослідження макро-, мікро- й ультрамікроскопічних особливостей будови яєчок, над'яєчок, передміхурової залози та сім'яних пухирців в нормі в різні вікові періоди поглиблюють наявні уявлення про вікову морфологію органів чоловічої статевої системи. Отримані дані щодо ушкоджувальної дії загальної хронічної гіпертермії на стан репродуктивної системи тварин в різні вікові періоди є практичним внеском в розвиток нової медичної галузі - екологічної морфології. Отримані результати щодо морфофункціональних змін в чоловічих статевих органах за умов загальної хронічної гіпертермії, а також у різні терміни постгіпертермічного періоду розширюють і поглиблюють знання про патогенетичні основи формування чоловічого безпліддя. Виявлені морфологічні зміни внутрішніх чоловічих статевих органів під час комбінованого впливу високих температур та інтенсивного фізичного навантаження лягли в основу розробки оптимальних режимів тренування та регламенту проведення спортивних змагань в умовах жаркого клімату.

Експериментально доведено ефективність фармакокорекції структурних порушень чоловічих статевих органів в умовах гіпертермії за допомогою інозину та екстракту з листя гінкго білоба, що може бути рекомендовано для подальшої розробки програм медикаментозного лікування патології термічної етіології. Результати дослідження можуть слугувати експериментальним обґрунтуванням нових шляхів удосконалення регламентаційних нормативів впливу шкідливих факторів виробництва і покращення санітарно-гігієнічних умов. Вивчення морфогенезу внутрішніх чоловічих статевих органів в умовах впливу високих температур є теоретичною передумовою для наукового обґрунтування санітарних стандартів, а також для розробки профілактичних заходів, спрямованих на запобігання можливої несприятливої дії чинників навколишнього середовища на репродуктивну функцію людини.

Одержані результати можуть бути використані в практичній урології, андрології, сексопатології, курсах лекцій з анатомії людини, гістології, цитології та ембріології, патологічної анатомії та внесені в навчальні посібники. Матеріали роботи, що впроваджені в навчальний процес, розширюють уявлення студентів про вплив чинників фізичної природи на стан чоловічої репродуктивної системи. Основні положення дисертації використовують в навчальному процесі на кафедрах анатомії людини, гістології, цитології та ембріології Харківського, Донецького, Вінницького, Львівського національних медичних університетів, Кримського, Луганського державних медичних університетів, Ужгородського, Сумського національних університетів, кафедрі анатомії і фізіології людини Національного університету фізичного виховання і спорту України.

Особистий внесок здобувача. Подані в роботі матеріали є особистим внеском здобувача. Автором особисто проведено аналіз літературних джерел з цієї проблеми, здійснено патентно-інформаційний пошук, сформульовано концепцію, визначено мету і завдання дослідження. Самостійно виконано експериментальне дослідження; здійснено набір та обробку фактичного матеріалу, проведено статистичну обробку отриманих цифрових даних, їх трактування й узагальнення. Автором самостійно проведено фотографування гістологічних препаратів на світловому та електронному мікроскопах. Самостійно оформлено розділи дисертації та їх редагування. Висновки та практичні рекомендації також сформульовані самостійно.

Підготовка до друку наукових праць виконана здобувачем самостійно. У роботах, опублікованих у співавторстві, використано фактичний матеріал автора, узагальнення та висновки здійснені спільно.

Апробація результатів дослідження. Основні положення та результати дисертаційної роботи доповідалися на: Всеукраїнській науково-практичній конференції «Медична наука - 2009» (Полтава, 2009); Науково-практичних конференціях «Актуальні проблеми функціональної морфології та інтегративної антропології», присвяченій 30-річчю науково-дослідної лабораторії функціональної морфології та генетики розвитку та «Прикладні аспекти морфології», присвяченій пам'яті професорів-морфологів Г.В. Терентьєва, О.Ю. Роменського, Б.Й. Когана (Вінниця, 2009); Науково-практичній конференції «Морфологічний стан тканин і органів систем організму в нормі та патології» (Тернопіль, 2009); Підсумковій науково-практичній конференції «Здобутки клінічної і експериментальної медицини» (Тернопіль, 2009); XIV міжнародному науковому конгресі «Олімпійський спорт і спорт для всіх» (Київ, 2010); XVІІІ з'їзді Українського фізіологічного товариства з міжнародною участю (Одеса, 2010); Науково-практичній конференції «Прикладні аспекти морфології», присвяченій пам'яті професора Б.В. Шутки (Івано-Франківськ, 2010); 2-му Науковому симпозіумі «Анатомо-хірургічні аспекти дитячої гастроентерології» (Чернівці, 2010); науковому конгресі «ІV Міжнародні Пироговські читання», присвяченому 200-річчю з дня народження М.І. Пирогова та V з'їзді анатомів, гістологів, ембріологів і топографоанатомів України (Вінниця, 2010); Симпозіумі «Морфогенез органів та тканин під впливом екзогенних факторів», присвяченому 120-річчю з дня народження професора В.В. Бобіна та 70-річчю Кримської ембріологічної школи (Алушта, 2010).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 35 наукових праць, з них - 23 у наукових фахових виданнях, які рекомендовані ВАК України (21 - самостійно, 2 - у співавторстві), 2 деклараційних патенти України, 10 публікацій - у матеріалах і тезах конференцій, конгресів, з'їздів.

Обсяг і структура дисертації. Основний текст дисертації викладено на 392 сторінках. Робота складається із вступу, аналітичного огляду літератури, розділу «Матеріали та методи дослідження», чотирьох розділів власних досліджень, розділів «Кореляційний та регресійний аналіз результатів дослідження» і «Аналіз та узагальнення результатів дослідження», висновків, практичних рекомендацій та списку використаних джерел літератури. Дисертація ілюстрована 202 малюнками (99 мікрофотографій, 64 електронограми, 39 діаграм) та 43 таблицями. Список використаних джерел літератури містить 526 посилань, із них 244 надруковані кирилицею та 282 латиницею.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали та методи дослідження. Дослідження виконані на 535 білих безпородних щурах-самцях статевонезрілого, статевозрілого віку та періоду виражених старечих змін (1, 5 та 20 місяців від народження відповідно), отриманих з віварію лабораторних тварин ДЗ «Луганський державний медичний університет». Дослідження здійснювали відповідно до принципів Міжнародної ради медичних наукових спільнот та Міжнародного кодексу медичної етики (1983), Конвенції Ради Європи про права людини й біомедицини (1997), що відповідають положенням ВООЗ, Гельсінської декларації, ухваленої Генеральною асамблеєю Всесвітньої медичної асоціації (2000), «Загальними етичними принципами експериментів над тваринами», затвердженими І Національним конгресом з біоетики (2001), погодженими з положеннями «Європейської конвенції із захисту хребетних тварин, яких використовують з експериментальною та іншою науковою метою» (1986). Вивчали морфофункціональний стан яєчок, над'яєчок, передміхурової залози та сім'яних пухирців в нормі та за умов гіпертермії у різних режимах впливу на організм щурів. Групу лабораторних тварин поміщали в термічну камеру, яка обладнана модулем дистанційного контролю для підтримання відповідних кліматичних показників. Керування режимом роботи камери проводили за допомогою програми «Camera Power», яка дозволяє після досягнення заданої температури вмикати відлік часу експозиції, а після закінчення часу проводити вентиляцію для зниження температури в камері до кімнатної. Тварин контрольної і дослідних груп до і після експерименту утримували у звичайних умовах віварію на повноцінному харчуванні без обмежень у питній воді. Піддослідні щури різних вікових груп були розділені на 10 серій. Першу (контрольну) серію склали щури, які протягом 5 годин перебували у термокамері при температурі 21^оС. Другу серію - тварини, які щодня протягом 5 годин перебували в камері при температурі 39,6-40,9^оС (помірна гіпертермія). Тварини третьої серії перебували при температурі 42,0-43,1^оС (гіпертермія середнього ступеня). Щурів четвертої серії утримували в умовах описаного вище часового режиму при температурі 44,1-45,3^оС (екстремальний режим). Щурів п'ятої серії на фоні впливу гіпертермії середнього ступеня піддавали впливу фізичного навантаження. Шоста серія - це тварини, які одночасно знаходились в умовах впливу екстремальної гіпертермії та фізичного навантаження. Щурам сьомої серії на фоні впливу гіпертермії середнього ступеня вводили таблетований препарат рослинного походження з екстракту листя гінкго білоба. Восьму серію склали лабораторні тварини, які одержували інозин і також перебували на середньому температурному режимі. Тварини дев'ятої серії препарат з екстракту листя гінкго білоба отримували на фоні впливу екстремальної гіпертермії. Щури десятої серії разом з моделюванням екстремальної гіпертермії отримували препарат метаболічного типу інозин. Корекцію змін, що виникають внаслідок впливу підвищеної температури навколишнього середовища, здійснювали за 1 годину до моделювання загальної гіпертермії шляхом введення через шлунковий зонд екстракту гінкго білоба в дозі 0,5 мг/кг. Інозин також вводили через шлунковий зонд в дозі 20 мг/кг. Дослідження проводили в динаміці: на 1, 7, 15, 30 і 60 добу періоду реадаптації .

Макроскопічне дослідження внутрішніх статевих органів, яке передбачало зовнішній огляд з метою виявлення патологічних відхилень, проводили шляхом вимірювання лінійних розмірів та маси яєчок, над'яєчок, передміхурової залози і сім'яних пухирців.

Біоматеріал після забору фіксували та виготовляли парафінові блоки за загальновизначеними методиками. На санному мікротомі отримували зрізи, товщиною 4-6 мкм, з наступним забарвленням їх гематоксиліном і еозином. Препарати фотографували за допомогою цифрової фотокамери та мікроскопу “Olympus BX 41” (об'єктив Plan 4^x ?/-, 10^x х/0.25, 40^x х/0.65 ?/0.17). Мікроморфометричне дослідження об'єктів здійснювали на комп'ютерному комплексі, до складу якого входили мікроскоп “Olympus BX 41”, цифровий фотоапарат Olympus S 5050 Z з п'ятимегапіксельною матрицею, що з'єднаний з мікроскопом системою адаптерів виробництва цієї ж фірми. Морфометричні розрахунки були проведені на гістологічних препаратах, які забарвлені гематоксиліном та еозином, з використанням програми для аналізу графічних зображень «Olympus». Для одержання кількісних значень отримані цифрові зображення завантажували в оригінальну комп'ютерну програму «Morpholog». Дані морфометричного дослідження переносили в програму Excel для збереження та наступної статистичної обробки даних. На препаратах яєчок розраховували такі параметри: діаметр сім'яних канальців та товщину епітелія канальців. Виходячи із отриманих результатів, для кожного канальця розраховували коефіцієнт, який відображає відсоток заповнення канальця епітелієм. Також підраховували індекс сперматогенезу за чотирибальною системою Fogg and Cowing, визначали ступінь ушкодження клітин сперматогенного епітелію. Дослідження над'яєчок передбачало вивчення відносної площі паренхіми та судинно-стромального компоненту органу, також заміряли діаметри ядер епітелію голівки над'яєчка й обчислювали їх об'єм. На препаратах передміхурової залози вимірювали висоту клітин залозистого епітелію. У сім'яних пухирцях вивчали висоту клітин епітелію, більший та менший діаметри ядер епітелію та їх об'єм.

Під час забору матеріалу для електронномікроскопічного дослідження шматочки яєчок та передміхурової залози, розміром 1 мм³ вирізали гострим лезом та занурювали спочатку до глютаральдегідного фіксатору за Карновським, потім матеріал перекладали в 1% тетроксид осмію за Паладе на 1 годину. В подальшому обробку матеріалу здійснювали за загальновизнаною методикою. Отримані на ультрамікротомі УМТП-4 Сумського виробничого об'єднання «Електрон» (Україна) зрізи контрастували 2% розчином уранілацетату на 70° спирті і цитраті свинцю за Рейнольдсом. Вивчення матеріалу проводили на електронному мікроскопі ЕМ-125 того ж виробництва з наступним фотографуванням при збільшеннях від 8000 до 12000 разів. Напівтонкі зрізи отримували на ультратомі LKB-ІІІ з блоків, підготовлених для електронної мікроскопії, що забарвлювали 1% лужним розчином толуїдинового синього та досліджували за допомогою світлооптичної системи «Olympus». Морфометричне дослідження клітин сперматогенного епітелію яєчок щурів проводили на напівтонких зрізах: диференціювали сустентоцити, сперматогонії, сперматоцити, сперматиди та сперматозоїди. Визначали співвідношення кожного з різновидів клітин, прийнявши всю їх сукупність за 100%.

Для морфометричних досліджень на ультраструктурному рівні використовували програму «Органела», розроблену на базі лабораторії електронної мікроскопії Інституту проблем патології (м. Київ). В епітеліоцитах передміхурової залози підраховували співвідношення двох типів гранул - «темних», електроннощільних новосинтезованих та дозрілих - «світлих» гранул, що cекретуються. Визначали об'ємну і кількісну щільність розташування різних типів гранул, їх середню площу та фактор форми згідно принципами стереометричного аналізу.

Для імуноферментного дослідження рівня тестостерону проби крові забирали у тварин перед декапітацією з клубових судин. Рівень тестостерону в плазмі периферійної крові визначали із застосуванням імуноферментного фотометру «ЕФОС» 9305 (Росія) з дотриманням інструкцій виробника.

Статистичну обробку цифрових даних, отриманих під час морфометричних досліджень, проводили з використанням пакету статистичних комп'ютерних програм для Windows та Excel. Відмінності між групами середніх величин та їх помилки оцінювали за допомогою критерію Стьюдента-Фішера. Проводили також кореляційний та регресійний методи аналізу.

Результати власних досліджень та їх обговорення. Морфологічна будова яєчок, над'яєчок, передміхурової залози та сім'яних пухирців щурів в різні вікові періоди. Суттєвих відмінностей між зовнішньою будовою яєчок та над'яєчок у тварин різного віку виявлено не було, тоді як органометричні показники зазнавали відповідних вікових змін (табл. 1). Найбільш виразними вагово-розмірні зміни були в групі статевонезрілих щурів, у якій протягом усього періоду спостереження спостерігалось пропорційне збільшення всіх лінійно-вагових показників, що відповідає періоду активного росту організму. Із настанням статевої зрілості маса та лінійні розміри яєчок та над'яєчок значно збільшуються, порівняно із статевонезрілими тваринами, що зумовлено високою функціональною активністю цих органів. У старечих щурів із збільшенням терміну спостережень всі показники, які досліджували, вірогідно зменшувалися.

Функціональний стан яєчок і над'яєчок відображався у структурних особливостях будови цих органів у різні вікові періоди. Під час статевого дозрівання вдвічі збільшувався діаметр канальців та товщина епітелію в них. Високий показник об'ємної щільності епітеліоцитів свідчив, що у статевонезрілих щурів просвіту канальців майже не існує, тоді як у статевозрілих тварин просвіт займав близько 25% об'єму канальців (табл. 2).

Таблиця 1 Показники органометрії яєчок та над'яєчок щурів різних вікових груп контрольної серії в динаміці

Примітка: * значущі відмінності порівняно з попередньою групою спостережень (р<0,05).

Ці дані, а також відсутність таких класів клітин, як сперматиди та сперматозоїди у статевонезрілих щурів вказують на відсутність всіх етапів сперматогенезу в цей віковий період. Над'яєчко в цей період не проявляє ознак функціональної активності і переважно представлено сполучнотканинним компонентом та тонкою протокою, яка не містить сперматозоїдів.

Варто відмітити гетерогенність звивистих канальців за їх діаметром, яка характерна лише для статевозрілих щурів. Всі канальці були умовно поділені на 3 групи: дрібні, середні, крупні. Діаметр дрібних канальців не перевищував 420 мкм. Основну популяцію (74%) становили канальці, діаметр яких був в межах від 420 до 540 мкм. Крупні канальці, діаметром понад 540 мкм, складали 17%. Описана гетерогенність товщини канальців відображає їх сперматогенну активність, оскільки, як відомо, діаметр звивистих канальців прямо пропорційний інтенсивності сперматогенезу (H. Burger, 1989).

Електронномікроскопічне дослідження звивистих сім'яних канальців статевозрілих щурів вказує на гомологічність їх будови з людськими, відповідно до даних літератури (J. Nemeth, 1996). Стінка звивистого канальця складається з типових трьох шарів: зовнішнього - волокнистого, середнього - міоїдного та внутрішнього - базального. Базальна мембрана контактує з сустентоцитами напівдесмосомами. Разом ці структури формують гематотестикулярний бар'єр, від проникності якого залежить трофіка сперматогенного епітелію. Останній представлений клітинами на різних етапах сперматогенезу.

У старих тварин були виявлені ознаки вікової інволюції канальців: значуще зменшувалися їх діаметр і товщина сперматогенного епітелію, порівняно зі статевозрілими щурами. Слід відмітити, що на фоні помірного зменшення діаметру звивистих канальців у старих тварин значно зменшується товщина епітелію в них, яка статистично не відрізняється від товщини функціонально-неактивного епітелію у статевонезрілих щурів. Своєю чергою, це сприяє зменшенню показника об'ємної щільності сперматогенного епітелію і відповідно збільшенню просвіту звивистого канальця до 45% (табл. 2).

Таблиця 2 Морфометричні показники звивистих сім'яних канальців щурів у віковому аспекті

Примітка: * значущі відмінності порівняно з попередньою групою спостережень (р<0,05).

Отже, морфологічні особливості яєчок та над'яєчок щурів різних вікових груп відображають послідовність змін стадії неповного сперматогенезу у статевонезрілих тварин етапом активного сперматогенезу у статевозрілих та його гальмуванням у старих щурів.

Іншим важливим показником функціональної активності статевої системи є продукція тестостерону гландулоцитами. Найменший його рівень (2,67 нмоль/л) виявлено у статевонезрілих щурів, найбільший (14,09 нмоль/л) - у статевозрілих. У старих щурів він дорівнював 6,47 нмоль/л, що підтверджує інволюційні зміни не лише у звивистих сім'яних канальцях, а й в ендокринній частині яєчка. Слід зазначити, що всі органи чоловічої статевої системи мають високу чутливість до коливань концентрації тестостерону в крові, який значною мірою зумовлює морфологічну перебудову і функціонування цих органів (J. McAndrews, 1995).

Подібна тенденція з боку органометричних показників виявлена у передміхуровій залозі та сім'яних пухирцях. Статевонезрілі тварини характеризувались помірним рівномірним ростом маси та лінійних розмірів цих органів. Із настанням статевої зрілості, відбувається значне збільшення всіх лінійно-вагових показників, що корелює із підвищенням концентрації тестостерону в крові. З віком, у щурів виражених старечих змін спостерігається зменшення вагово-лінійних показників цих органів порівняно з показниками статевозрілих щурів, що очевидно зумовлено зниженням концентрації тестостерону в крові.

Передміхурова залоза щура складається з трьох пар залозистих утворень - вентральних, дорсальних часток та коагуляційних залоз (О.Г. Попадинець, 2003). Її структурна організація відповідає альвеолярно-трубчастій залозі. У статевозрілих тварин альвеоли вкриті одношаровим високоциліндричним епітелієм з невеликою кількістю базальних клітин. Для статевонезрілих щурів характерна менша кількість альвеол, які вкриті одношаровим низькопризматичним або кубічним епітелієм і не містять секрету. У старих щурів спостерігається зменшення висоти епітелію залоз та рельєфних утворень в них, відбувається розширення просвітів, в яких зменшується вміст секрету.

На рівні електронної мікроскопії в передміхуровій залозі статевозрілих щурів серед епітеліоцитів виявлені електронносвітлі, функціонально високоактивні клітини та електроннотемні - малоактивні епітеліоцити. Особливістю епітеліоцитів простати є наявність секреторних гранул. Виявлена гетерогенність популяції цих гранул. Частина їх повністю заповнена електроннощільним гомогенним вмістом, обмеженим одинарною мембраною, інші мають електроннопрозорий матрис, в тій чи інші мірі заповнений дрібнодисперсним електроннощільним матеріалом, більші за розміром та містяться здебільшого підмембранно. Перші, «темні» гранули, є новоутвореними формами, а другі - «світлі» гранули - ті, що почали дифундувати, тобто виділяти свій вміст. Морфометричний аналіз показав, що у тварин контрольної серії 85% гранул складають «темні» гранули, а на «світлі» гранули припадає лише 15%.

Секреторні відділи сім'яних пухирців статевозрілих тварин заповнені густим секретом, вистелені циліндричним епітелієм, клітини якого проявляють ознаки високої біосинтетичної активності. У групі щурів виражених старечих змін спостерігається сплощення епітеліоцитів сім'яних пухирців, їх висота зменшується до 8,01+0,31 мкм при ширині 6,19+0,29 мкм.

Морфофункціональні зміни в передміхуровій залозі та сім'яних пухирцях мають односпрямований характер. Їх максимальна активність спостерігається у статевозрілих тварин. У тварин виражених старечих змін наявні ознаки зниження функціональної активності цих органів, що негативно впливає на фертильну здатність еякуляту. Подібна будова яєчка, над'яєчка, простати та сім'яних пухирців характерна і для людини (Є.В. Стецук, 2007). До того ж органи чоловічої статевої системи у людини також мають подібні морфофункціональні зміни залежно від вікових періодів і це дає змогу екстраполювати отримані в експерименті на щурах результати на людський організм.

Структурно-функціональні зміни внутрішніх чоловічих статевих органів щурів під час впливу на організм різних температурних режимів та фізичного навантаження в різні вікові періоди.

Встановлено, що вплив помірної гіпертермії не викликає статистично вірогідних змін в органометричних показниках всіх досліджених органів порівняно із контрольною серією тварин. Водночас виявлено характерні зміни в структурній та ультраструктурній організації цих органів: на перше місце виступають ознаки загальної венозної гіперемії як в яєчку, так і в над'яєчку. Загальна гіперемія призводить до порушення мікроциркуляції, а відповідно і терморегуляції, поглиблюючи прямий вплив помірної гіпертермії на паренхіму цих органів. Виявлені мікротромби та сладжовані формені елементи в мікросудинах усувають їх зі складу функціонально активних. Відомо, що утворенню мікротромбів сприяє загальна венозна гіперемія та місцеве порушення коагуляції крові (О.М. Алексеєв, 2000). Цікаво, що більш виражені зміни виникають в канальцях, розміщених субкапсулярно, що може бути пов'язано із особливостями кровопостачання яєчка (А.А. Артюхин, 2002). Слід зазначити, що в більшості сім'яних канальців визначаються ознаки нормального сперматогенезу з поліморфною морфологічною картиною. Однак за умови впливу помірної гіпертермії, спостерігався характерний перерозподіл клітин: вміст сперматогоніїв та сперматоцитів залишився незмінним, порівняно із контрольною серією тварин, проте значно збільшився вміст сперматид (до 47,8+8,9%) за рахунок зниження відсоткового співвідношення зрілих сперматозоїдів (36,8+2,1%), що свідчить про негативний вплив помірної гіпертермії на сперміогенез. Статистичних змін індексу сперматогенезу порівняно із контрольними тваринами виявлено не було, що вказує на відносну стійкість процесу сперматогенезу до дії помірної гіпертермії. Через 1 добу після закінчення експерименту на ультраструктурному рівні цілісність звивистих сім'яних канальців яєчка в цілому зберігається. Звертає на себе увагу поява значної кількості різної величини включень в цитоплазмі сустентоцитів, які ймовірно є фагоцитованими фрагментами загиблих клітин сперматогенного епітелію. В над'яєчках щурів відмічено тенденцію до збільшення відносної площі паренхіми після впливу помірної гіпертермії. Вміст канальця заповнений секретом із значною кількістю зліплених разом сперматозоїдів. Зміни властивостей секрету можуть бути пов'язані із порушенням секреторної активності епітелію над'яєчка (О.М. Алексеєв, 2000).

На 1 добу після закінчення впливу помірної гіпертермії електронномікроскопічний аналіз передміхурової залози показав, що популяція епітеліоцитів представлена переважно клітинами в стадії активного синтезу, для яких характерна наявність ядер з численними інвагінаціями каріолеми, значна кількість гіпертрофованих, видовженої форми мітохондрій, розширених канальців гранулярної ендоплазматичної сітки. Гранули на апікальній поверхні не утворюють підмембранних скупчень, кількість мікроворсинок також дещо зменшена, що вказує на зниження секреції компонентів простатичного секрету. На користь цього також свідчить відсутність в більшості ацинусів простатичної рідини. Отже, на фоні активних білоксинтетичних процесів в епітеліоцитах спостерігається порушення виділення утвореного секрету. Виявлено ознаки порушення ультраструктурної будови стінки кровоносних капілярів, що вказує на реактивну активацію транспортно-трофічної функції термінального відділу судинного русла за умови помірної гіпертермії. Статистично-вірогідних відмінностей морфометричних даних сім'яних пухирців (висоти клітин та розміру їх ядер) не спостерігається.

Через 7 та 15 діб реадаптації в яєчках щурів статевозрілого віку все ще наявні ознаки альтеративних процесів, зокрема венозне повнокрів'я, набряк сполучної тканини, помірно виражені склеротичні зміни стінок сім'яних канальців. Через 30 діб відбувається надактивація сперматогенезу на рівні сперматогоніїв та сперматоцитів, яка є компенсаторною реакцією на скорочення зрілих сперматозоїдів.

Варто відмітити наявність ознак покращення гемомікроциркуляції як на рівні термінального русла (капілярів), так і на рівні відвідного русла (венул та вен). Описані зміни характеризують стадію компенсаторних процесів, що починаються з 30 доби реабілітації, яка є абсолютно успішною за умов помірної гіпертермії.

В умовах впливу гіпертермії середнього ступеня спостерігається тенденція до зменшення вагово-лінійних показників всіх досліджених органів. Проте вірогідне зменшення маси характерне для яєчок лише на 1 та 7 добу реабілітації (на 7,4% та 9,6% відповідно, порівняно з контролем) та для комплексу простата-сім'яні пухирці у ті ж терміни (на першу добу - 9,04%, і на сьому - 7,4%, порівняно з контролем). На гістологічних препаратах яєчок щурів через 1 добу реадаптації наявна агрегація формених елементів в просвітах судин. В 21% існує легкий ступінь пошкодження звивистих сім'яних канальців і в 9% - важкий ступінь. Збільшення інтенсивності гіпертермії до середнього ступеня важкості сприяє зменшенню товщини сперматогенного епітелію в звивистих сім'яних канальцях на 14,2% (p<0,05) відносно контролю. Під час електронномікроскопічного дослідження відмічено порушення закономірності розміщення мітохондрій та зменшення їх кількості в сперматидах. Вони формують невеликі скупчення під мембраною, окремі ділянки цитоплазми сперматид позбавлені мітохондрій. Цитоплазма частини сустентоцитів в адлюменальному поверсі канальця набрякла, вміщує дрібні вакуолі з рідиною набряку та дисоційовані елементи цитоскелету, що є свідченням розвитку дистрофічних змін в них. Описані зміни можуть бути причиною формування неповноцінних, інфертильних сперматозоїдів. Рівень тестостерону в крові статевозрілих щурів зменшується на 8,4% відносно контролю, в групі старих щурів - на 16,2% (p<0,05) (рис. 1).

Рис. 1. Кількість тестостерону (нмоль/л) в крові щурів різних вікових груп контрольної серії та через 1 добу після закінчення впливу гіпертермії середнього ступеня.

У просвітах над'яєчок щурів спостерігаються резидуальні тільця, кількість сперматозоїдів зменшується. Ймовірно, за рахунок набряку відбувається збільшення на 7,2% та 6,8% площі стромального компоненту над'яєчка на 1 та 7 доби реабілітації.

На гістологічних препаратах передміхурової залози через 1 добу після закінчення впливу гіпертермії середнього ступеня визначаються склеротичні зміни сполучної тканини, більшість просвітів альвеолярних залозок виглядають запустілими. Висота клітин епітелію передміхурової залози щурів дослідної серії характеризується зменшенням майже в усі терміни реадаптації: одразу після закінчення впливу гіпертермії середнього ступеня висота клітин зменшилась на 5,6%, через 7 діб - на 5,8%, через 15 діб періоду реадаптації - на 3% відносно контрольних показників.

На ультрамікроскопічному рівні в стромі залози спостерігається наявність щільних пучків колагенових волокон, значна кількість яких розміщується в розширеному периваскулярному просторі, що ускладнює обмінні процеси між стінкою капіляра та епітелієм простати. Спостерігається стаз крові в судинах гемомікроциркуляторного русла, збільшення вмісту функціональноактивних, прилеглих до альвеол судин, що може бути проявом компенсаторної реакції на тривале порушення кровообігу в тканині залози за умови гіпертермії. Водночас, стаз крові в цих судинах сприяє гіпоксії епітелію секреторних відділів, на що вказує поява оптичнотемних клітин. Базальна мембрана епітеліального шару майже не містить напівдесмосом, що є причиною відторгнення частини епітеліоцитів.

Таким чином, при хронічному впливі на організм гіпертермії середнього ступеня спостерігається пригнічення сперматогенезу в яєчках білих щурів, морфологічними проявами якого було зменшення кількості нормальних сперматогоній у сім'яних канальцях та порушення постмейотичного розвитку сперматозоїдів. Також виявлені ознаки зниження функціональної активності передміхурової залози та сім'яних пухирців щурів.

Морфометричне оцінювання стану сперматогенезу у щурів, які одночасно піддавались дії гіпертермії середнього ступеня та фізичного навантаження, вказує на досить значне зниження індексу сперматогенезу: на перший день реадаптації на 5,6% (p<0,05), через 15 діб - на 5,5% (p<0,05), а через місяць - на 4,9% відносно контрольних показників. Слід зазначити, що у цієї серії тварин не відбувалось нормалізації цього показника впродовж всього періоду реабілітації на відміну від щурів після ізольованого впливу гіпертермії, в якій індекс сперматогенезу досягав контрольних значень вже через 30 діб реабілітації. Спостерігалось також зменшення товщини епітелію звивистих канальців на 11,8% (p<0,05) порівняно з контролем. Важливим є й те, що в сперматогенному епітелії майже вдвічі зменшувався вміст сперматогоніїв, які є джерелом відновлення сперматогенезу, до 2,2+0,2%. На відміну від серії тварин, які не зазнавали фізичного навантаження, збережені напівдесмосоми між сустентоцитами та базальною мембраною, внаслідок чого не спостерігались ознаки ексфоліації сперматогенного епітелію. Для сустентоцитів характерною була поява значної кількості розширених канальців гладкої ендоплазматичної сітки, нерідко ці клітини вміщували включення різних розмірів, що вказує на їх активну участь в елімінації дефектних сперматозоїдів. У сперматидах порушувався процес формування аксонеми: мікротрубочки тривалий час залишались на етапі формування хвоста, в багатьох були відсутні мітохондрії, що робить сперматозоїди інфертильними. До того ж відсутність включень в цитоплазмі сперматид свідчить про порушення їх фізіологічної ролі в селекції дефектних сперматозоїдів шляхом їх апоптозу, цю роль у тварин цієї серії виконують лише сустентоцити.

На гістологічних препаратах над'яєчок щурів просвіт канальців нерівномірно розширений, в ньому серед сперматозоїдів визначено велику кількість еозинофільних тілець, які є коагуляційно зміненими сперматидами.

Відразу після закінчення сумісної дії гіпертермії середнього ступеня важкості та фізичного навантаження в передміхуровій залозі відмічено гіпертрофію та гіперплазію гладком'язового компоненту строми. У стромі залози були наявні мігруючі базофіли з ознаками їх дегрануляції. Відомо, що вміст їх гранул бере участь в регуляції проникності мікросудин (Б.В. Троценко, В.С. Шпак, 2000). Епітеліальний пласт формував численні глибокі складки в просвіті залози, що ймовірно спрямовано на підвищення секреції гормону і є наслідком гіперплазії секреторного епітелію. На ультраструктурному рівні в епітеліоцитах окремих залоз виявлено гіпертрофію та виражену дилятацію канальців гранулярної ендоплазматичної сітки, звертає увагу відсутність секреторних включень та комплексу Гольджі в цих клітинах, на апікальній поверхні не візуалізуються мікроворсинки,що вказує на порушення формування секреторних гранул та їх виведення з клітини. У звуженому просвіті альвеол містився секрет різної електронної щільності, що вказує на гетерогенність ураження секреторних залоз в простаті. Все це може бути пов'язано із особливостями кровопостачання органу (С.А. Зурнаджан, А.А. Мінаков, 1998).

У сім'яних пухирцях статевозрілих щурів через 1 добу реадаптації спостерігалось переважання м'язового компоненту над фіброзним, вірогідно зменшилась висота клітин епітелію: на 1 добу періоду реадаптації висота епітеліальних клітин зменшилась на 8,9% (p<0,05), через 7 діб - на 9,6% (p<0,05), через 15 діб - на 8,11% (p<0,05) порівняно з контролем, що вказує на трансформацію призматичного епітелію у кубічний та свідчить про зниження його секреторної активності.

Отже, фізичне навантаження поглиблює виявлені зміни сперматогенезу у тварин, які зазнали впливу гіпертермії середнього ступеня: виникають некротичні зміни в окремих канальцях, симпластоутворення сперматид, формуються склеротичні процеси в сполучній тканині, відбувається порушення десмосом та дезорієнтація елементів цитоскелету. Це ймовірно пов'язане з посиленням власного термогенезу в організмі тварини під час фізичного навантаження, що доповнює штучно викликану гіпертермію.

За даними органометрії спостерігається тенденція до значного зменшення всіх параметрів яєчок, над'яєчок, передміхурової залози та сім'яних пухірців щурів, які перебували в умовах впливу екстремальної гіпертермії, порівняно з контрольними показниками. Відсотковий вміст паренхіми яєчок щурів репродуктивного періоду значно зменшується: через добу після закінчення експерименту на 12,3% (p<0,05), через 15 діб - на 9,6% (p<0,01), а через місяць періоду реадаптації - на 5,2% відносно контролю. Дія екстремальної гіпертермії призводить до розвитку майже тотальної блокади сперматогенезу в просвітах канальців яєчка. Значно знижений сперматогенез прослідковується тільки в поодиноких сім'яних канальцях. Сустентоцити зазнають значних дистрофічних змін з вакуолізацією цитоплазми і зниженням висоти клітин. Через 1 добу після закінчення дії екстремальної гіпертермії зустрічаються ділянки некрозу окремих сім'яних канальців яєчка, в яких наявна значна лімфоцитарна інфільтрація строми та поява макрофагів, що ймовірно брали участь в елімінації зруйнованих структур. Ці ділянки характеризуються порушеннями мікроциркуляції, які проявляються морфологічними ознаками венозної гіперемії та стазами формених елементів в гемомікросудинах. Довготривалий вплив екстремальної гіпертермії справляє негативний вплив на популяцію клітин сперматогенного епітелію яєчок щурів (рис. 2). Відмічено тенденцію до зниження вмісту сперматогонів (з 4,1+2,1% в контролі до 3,2+0,8%). Вміст сперматоцитів також вірогідно зменшився до 9,9+0,7%. Виявлено дискордантність відсоткового співвідношення сперматид та сперматозоїдів, що вказує на порушення сперміогенезу.

При електронномікроскопічному дослідженні на 1 добу після закінчення впливу екстремальної гіпертермії виникають досить виразні зміни в яєчках. У більшості сперматид майже відсутні мітохондрії. Це, безумовно, призводить до нерухомості гамет. Просвіт сім'яних канальців окрім дефектних сперматозоїдів містить елементи клітинного детриту, що вказує на процеси некротичної загибелі в канальцях яєчок. Значно знижується індекс сперматогенезу: через добу періоду реадаптації на 6,2% (p<0,05), через 7 діб - на 6,4% (p<0,05), через 15 діб - на 6,3% (p<0,05), а через місяць - на 5,2% відносно контролю.

Рис. 2. Співвідношення різних типів клітин в епітелії звивистих сім'яних канальців яєчок щурів контрольної серії (А) та через 1 добу після закінчення впливу екстремальної гіпертермії (Б).

Кількість сім'яних канальців з легким та важким ступенем ушкодження сперматогенного епітелію збільшується і складає відповідно 25% та 10%. Майже вдвічі порівняно з контрольними показниками зменшується рівень тестостерону в крові статевозрілих тварин на 40,3% (p<0,01) та на 55,4% (p<0,01) в групі щурів періоду виражених старечих змін.

У нaд'яєчках статевозрілих щурів на 1 добу після закінчення впливу екстремальної гіпертермії наявні набряк та лейкоцитарна інфільтрація сполучнотканинних прошарків, плазморагії в просвітах канальців. Частина канальців нaд'яєчка розширена, частина звужена, спостерігаються виражені інвагінації стінок канальців, сперматозоїдів в них не виявлено, зменшена висота клітин епітелію. На 1 та 7-у доби після закінчення впливу екстремальної гіпертермії вірогідно зменшується об'єм ядер в епітеліоцитах над'яєчка на 10,2% (p<0,01) і 9,6% (p<0,01) відповідно, що вказує на їх ущільнення, яке опосередковано може свідчити про зміни, пов'язані із загибеллю клітин.