Протеогликаны — сложные макромолекулы, состоящие из цепей гликозаминогликанов (ГАГ), ковалентно связанных с белковым кором. Они являются обязательным компонентом всех животных клеток и участвуют в таких фундаментальных биологических процессах, как дифференцировка, морфогенез, пролиферация [1—3]. В частности, имеются данные об активной роли протеогликанов в регуляции сперматогенеза [3—5].

Протеогликаны представляют собой очень гетерогенный класс макромолекул, которые отличаются друг от друга по молекулярной массе, составу, тонкой структуре ГАГ цепей и функциям. Особенностью этого класса биологических молекул является их строгая органная специфичность и отсутствие видовой специфичности. Это, в частности, делает протеогликаны прекрасным объектом исследования в токсикологических экспериментах, когда выявленные на животных изменения могут смело экстраполироваться на человека.

Исследования воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды в Астраханской области в первую очередь связаны с воздействием природного газа Астраханского газоконденсатного месторождения.

Цель исследования — изучить строение и состав протеогликанов эпидидимисов и семенников крыс, находящихся в условиях хронической интоксикации. Такая постановка вопроса, возможно, позволит объяснить постоянное увеличение числа случаев идиопатического бесплодия в Астраханском регионе.

Объектами нашего исследования были экстракты эпидидимисов и семенников интактных беспородных белых крыс и крыс, подвергавшихся воздействию природного газа Астраханского газоконденсатного месторождения.

В экспериментальной части работы использовались беспородные белые крысы. Все животные соответствовали показателям биологической нормы. Возраст крыс составлял 6—7 мес (половозрелые особи). Масса тела 180—240 г.

Забор семенников и эпидидимисов у крыс проводили под эфирным наркозом (экспериментальные исследования проводились в строгом соответствии с Хельсинкской декларацией о гуманном отношении к животным). Контрольная группа состояла из 56 самцов, опытная — из 162 самцов.

Опытная группа подвергалась воздействию смеси природного газа Астраханского газового месторождения и воздуха в камере Курляндского. Концентрация природного газа определялась по сероводороду как наиболее активному его компоненту [6, 7]. Во время эксперимента в камере создавалось и поддерживалось содержание природного газа 100±15 мг/м³ (по сероводороду). Контроль концентрации сероводорода в камере осуществлялся посредством индикаторных трубок фирмы «Auer» каждые 15 мин. Отработанная газовоздушная смесь выводилась через систему резервуаров с насыщенным раствором гидроксида натрия. Хроническому воздействию природного газа животные из опытных групп подвергались в течение 63 дней по 4 ч ежедневно с 10 до 14 ч на протяжении 4 мес в осенне-зимний период.

В камере на время эксперимента поддерживался определенный микроклимат: температура 22—25 °С, влажность 64% (в начале эксперимента) и 72—74% (в конце). Для поддержания требуемой влажности использовался обезвоживатель — силикагель. Контрольные группы помещались в ту же камеру в аналогичных условиях, но без добавления серосодержащего газа.

Для выделения протеогликанов использовали методику В.И. Рыковой и соавт. [8]. Из гомогенизированной ткани получали фенольный экстракт, водную фазу его подкисляли, отделяли осадок, промывали его спиртом и сушили. Анализ проводили методом электрофореза на ацетат-целлюлезных пластинах рН 5,0. Окраска осуществлялась 0,1% альциановым голубым в 1% СН3СООН.

в норме удалось обнаружить 9 фракций протеогликанов эпидидимисов и семенников крыс (рис. 1).

Наиболее характерным изменением электрофоретического спектра протеогликанов эпидидимисов и семенников крыс, находящихся в условиях воздействия природным газом Астраханского газоконденсатного месторождения, является увеличение общего количества протеогликанов, снижение разнообразия фракций и появление фракции №1 с наибольшим положительным зарядом.

Анализ ГАГ как углеводных компонентов протеогликанов представляет наибольший интерес. Выделение ГАГ проводили из эпидидимисов и семенников крыс. Методика выделения основана на щелочной экстракции ГАГ 0,3—0,5 М гидрооксидом натрия, дальнейшей депротеинизации и ферментации трипсином. После разрушения белкового компонента ГАГ выделены двукратным переосаждением спиртом [9].

Полученный белый порошок ГАГ использовали для качественного и количественного анализа. ГАГ растворяли в 0,02 М трис-солянокислом буфере рН 7,5 и наносили на колонку Тойоперл HW-40. Фракции собирали и денситометрировали при 206 мм.

К настоящему времени доказано [3, 10], что сперматогенный эпителий и клетки Сертоли активно синтезируют ГАГ, выделяемые затем в эякулят. Известно, что основными компонентами ГАГ ткани эпидидимисов и семенников крыс являются хондроитин-4-сульфат, хондроитин-6-сульфат, керотансульфат и гиалуроновая кислота. Хроматографический анализ ГАГ эпидидимисов и семенников крыс, получавших хроническую интоксикацию природным газом, показал увеличение доли низкомолекулярных фракций (рис. 2).

Фракционный состав ГАГ эпидидимисов и семенников крыс опытной группы существенно меняется (см. рис. 3, б). Всего насчитывается 17 фракций, причем основное количество ГАГ выходит при концентрации хлорида натрия более 0,15 М. Четыре фракции ГАГ эпидидимисов и семенников крыс, составляющие более 65% их общей массы, располагаются в зоне от 0,2 до 0,3 М хлорида натрия.

Видно, что спектр ГАГ эпидидимисов и семенников крыс, подвергавшихся воздействию природного газа, содержит фракции с преимущественно отрицательными зарядами, значительно большими, чем в норме (см. рис. 3, б). Так, в нормальной ткани эпидидимисов и семенников (см. рис. 3, а) отсутствует группа фракций, выходящих с колонки в зоне от 0,2 до 0,3 М хлорида натрия, а отмечается единичная фракция при 0,27 М, составляющая не более 15% от общего количества ГАГ. В нормальной ткани отмечаются незначительные фракции в зоне 0,4 и 0,48 М хлорида натрия, которые в опытной группе резко возрастают в общей доле ГАГ.

Все эти данные свидетельствуют о том, что хроническая интоксикация природным газом Астраханского газоконденсатного месторождения способствует ускорению темпов деполимеризации ГАГ ткани эпидидимисов и семенников крыс опытной группы с увеличением доли отрицательно заряженных фракций (вероятно, растет доля сульфатированных ГАГ). Это в свою очередь нарушает процесс сперматогенеза, что проявляется увеличением доли сперматозоидов с патологией головки [11].

Таким образом, хроническая интоксикация серосодержащим газом приводит к нарушению синтеза и созревания сперматозоидов, проявляющемуся дисбалансом формирования электрофоретического профиля протеогликанов, и сопровождается его упрощением и увеличением доли кислых фракций. Эти данные подтверждаются и хроматографическим анализом ГАГ, по данным которого наблюдается увеличение числа и доли кислых ГАГ на фоне резкого изменения всего спектра. Все эти нарушения в созревании и синтезе протеогликанов и ГАГ ткани эпидидимисов и семенников крыс, по нашему мнению, способствуют возникновению дисбаланса в процессе сперматогенеза.