Сбалансированность рациона питания по всем компонентам является неотъемлемой составляющей здорового образа жизни и нормального функционирования организма. В результате переработки, использования неполноценного по химическому составу пищевого сырья, эндогенных причин организм не получает необходимое количество незаменимых компонентов [1]. Недостаток питательных веществ запускает адаптационные механизмы, что является отражением стресс-реакции и ведет в конечном счете к различным функциональным расстройствам [2]. Известно, что важную роль в функционировании репродуктивной системы играет ряд пищевых факторов, таких как белковая пища, витамины-антиоксиданты (витамин E, витамин C), а также минералы (цинк, селен) [3]. Вместе с тем в последнее время ведется активная пропаганда различных диет, что многими воспринимается буквально как тотальный отказ от еды в той или иной степени. Указанное обстоятельство усугубляется низким культурным уровнем населения в вопросах рационального питания и отсутствием навыков ведения здорового образа жизни [4]. Кроме того, в России, как и во всем мире, стала ощущаться тенденция роста мужской субфертильности, следствием которой, в частности, стал низкий уровень рождаемости [5]. В этой связи представляет интерес исследование влияния бедной белком и лишенной витаминов и минералов пищи на функциональное состояние мужской репродуктивной системы.

Цель исследования — рассмотреть эффекты действия недостатка питательных веществ на функциональное состояние разных звеньев репродуктивной системы самцов крыс.

Исследование проводили на самцах крыс линии Wistar массой 200—220 г. Животных содержали на дистиллированной воде и очищенном рисе в умеренном количестве (5—10 г на животное в сутки) в течение 30 дней. За один день до декапитации животные содержались лишь на дистиллированной воде. Эксперименты на животных осуществлялись в соответствии с требованиями Женевской конвенции (1985). По окончании экспериментальных воздействий в крови измеряли перекисную резистентность эритроцитов (ПРЭ) [6], а также исходный уровень малонового диальдегида (МДА) и кинетические показатели перекисного окисления липидов (ПОЛ) в тканях медиобазального гипоталамуса и семенников [7]. Кроме того, измеряли относительную массу гипофиза (в мг%) и семенников (в %), а также количество дефективных эпидидимальных сперматозоидов [8]. Уровень половых гормонов — тестостерона и лютропина определяли методом иммуноферментного анализа. Срезы семенников толщиной 7 мкм изготавливали на микротоме Microm HM-400 (Германия). Срезы окрашивали гематоксилином и эозином. Полученные препараты изучались на универсальном микроскопе Nu (Германия), соединенным с цветной телевизионной камерой Pixera (США). Статистическую обработку полученных данных выполняли с использованием критерия t-Стьюдента, различия считали достоверными при p<0,05 [9].

Недостаток питательных веществ вызвал снижение массы животных, которая оказалась на 27% ниже по сравнению с контролем (p<0,01) к моменту окончания экспериментальных воздействий (175±15,0 и 240±9,8 г соответственно).

В условиях недостаточного поступления питательных веществ (белок, витамины, минералы) запускаются адаптационные механизмы, отражающие стресс-реакцию (пищевой стресс). О развитии окислительного стресса на фоне снижения антиоксидантного статуса (АО-статус) животных ввиду недостаточного питания свидетельствует факт усиления перекисного гемолиза эритроцитов (рис. 1).

Снижение АО-статуса животных в условиях вызванного пищевого стресса, очевидно, связано с недостаточным поступлением основного субстрата для биосинтеза антиоксидантных соединений — белка, а также других низкомолекулярных биорегуляторов — витаминов и минеральных комплексов. В условиях пищевого стресса отмечается повышение исходного уровня МДА (МДАисх) и кинетических показателей ПОЛ (спонтанного спПОЛ и аскорбатзависимого асПОЛ) в ткани семенников, что свидетельствует об интенсификации процессов свободнорадикального окисления (СРО) в указанной ткани (табл. 1).

Развитие окислительного стресса, сопряженного с радикальным окислением ненасыщенного фосфолипида RH, можно выразить следующей схемой:

Усиление процессов липопероксидации должно коррелировать с угнетением функционального состояния органа [10]. Подтверждением указанного обстоятельства является снижение относительной массы семенников более чем в 2 раза (55,55%) (табл. 2).

Говоря о регуляторном влиянии со стороны гипоталамо-гипофизарного комплекса на семенники в условиях недостатка питательных веществ, следует отметить коррелятивную связь между снижением относительной массы семенников и гипофиза в соответствии с коэффициентом положительной корреляции r=0,461 (см. табл. 2). Снижение относительной массы гипофиза в условиях пищевого стресса свидетельствует об угнетении его инкреторной функции в целом и позволяет допустить факт нарушения функционального состояния семенников за счет угнетения выброса аденогипофизом тропных гормонов и, в частности, лютропина, регулирующего выработку клетками Лейдига тестостерона.

В условиях недостатка питательных веществ зафиксировано достоверное снижение уровня тестостерона в крови в 2 раза по сравнению с контролем (p<0,01). Уровень лютропина в контрольной группе составил 0,425±0,0538 мМЕ/мл, в то время как в экспериментальной группе — 0,159±0,0076 мМЕ/мл. Любопытно, что снижение уровня тестостерона и лютропина соответствовало высокому коэффициенту положительной корреляции r=0,956 с достоверностью 99% (табл. 3). Указанное обстоятельство свидетельствует о высокой степени зависимости угнетения функционального состояния гонад от изменений, возникающих на уровне гипоталамо-гипофизарного комплекса — центрального регуляторного механизма физиологических функций.

Угнетение секреторной функции аденогипофиза в свою очередь можно связать с угнетением функционального состояния высшего центра регуляции вегетативных функций — гипоталамуса, в медиобазальной и преоптической области которого сосредоточены центры регуляции репродуктивной функции, в частности, супрахиазматическое и аркуатное ядра. Об угнетении функционального состояния гипоталамуса в условиях пищевого стресса свидетельствует факт интенсификации процессов СРО. В пользу указанного обстоятельства говорит повышение исходного уровня МДА на 58% (p<0,001) и усиленная динамика его накопления в условиях инкубации (рис. 2). Уровень МДА и кинетические показатели ПОЛ в гипоталамической ткани превышают таковые в ткани семенников, что вполне естественно, учитывая, что гипоталамус как часть нервной ткани очень богат основным субстратом липопероксидации — липидами [11].

Усиление процессов СРО в гипоталамической ткани свидетельствует о нарушении его функционального состояния в целом. Учитывая регуляторную роль гипоталамуса в отношении гипофиза, можно заключить, что угнетение функционального состояния гипофиза вызвано блокадой выброса рилизинг-факторов в область срединного возвышения, в частности, гонадолиберина. Таким образом, можно заключить, что нарушение функционального состояния семенников в условиях пищевого стресса вызвано не только усиленной динамикой процессов СРО в самой тестикулярной ткани, но и угнетающим регуляторным влиянием со стороны гипоталамо-гипофизарного комплекса. Указанное обстоятельство о регуляторном влиянии гипоталамо-гипофизарного комплекса в условиях стресса находится в соответствии с ранними работами Б.В. Алешина и Л.А. Бондаренко [12], которые связывали угнетение тестикулярного андрогенопоэза в условиях стресса с эндокринными сдвигами в системе гипоталамус—гипофиз.

В подтверждение всего вышесказанного был проведен морфологический анализ эпидидимальных сперматозоидов. В условиях проводимого эксперимента визуально отмечено снижение общего количества эпидидимальных сперматозоидов. Количество дефективных форм сперматозоидов в контрольной группе составило 7,0±0,54%, в то время как в опытной группе их количество превосходило более чем в 4,5 раза и составило 32,4±1,63% (p<0,001). Ведущими нарушениями были облом и потеря хвоста сперматозоидов, что коррелирует с повышенной динамикой процессов СРО в тестикулярной ткани в условиях низкого антиоксидантного статуса животных, вызванного недостатком питательных веществ.

У животных контрольной группы семенные канальцы на срезах имели округлую форму, тесно прилегая друг к другу. На каждом участке семенного канальца присутствует 4 вида половых клеток, расположенных упорядоченно в соответствии со стадиями сперматогенного цикла (рис. 3). Рядом с сустентоцитами лежат сперматогонии — округлые клетки с гиперхромным ядром. Следующую генерацию половых клеток представляют сперматоциты, имеющие ядра с четким рисунком хроматина. Далее в средних слоях эпителия располагаются небольшие клетки округлой формы со светлым ядром — ранние сперматиды. Ближе к просвету семенного канальца можно наблюдать поздние сперматиды — мелкие клетки с хвостовыми нитями (жгутиком). Между семенными канальцами в интерстициальной ткани локализуются клетки Лейдига в количестве 7,46±0,505 на один каналец.

В условиях пищевого стресса наблюдалось общее снижение количества половых клеток. Имело место хаотичное расположение клеток сперматогенного эпителия на фоне в ряде случаев отслоения базальной мембраны. В ряде случаев наблюдались множественные разрывы базальной мембраны, запустевание семенных канальцев либо сниженная высота сперматогенного эпителия, что в целом позволяет говорить о признаках некроза сперматогенного эпителия (рис. 4). Имело место разрастание интерстициальной ткани за счет прироста функционально малоактивных клеток Лейдига, что можно рассматривать как компенсаторную реакцию в ответ на стресс-фактор.

В условиях пищевого стресса, вызванного недостатком питательных веществ, очевидно, снижается сам антиоксидантный статус самцов, следствием чего является интенсификация процессов СРО. Следствием усиленной динамики процессов СРО является развитие функциональных нарушений репродуктивной системы на разных ее уровнях. Последствия, вызываемые развитием окислительного стресса, позволяют поставить задачу протектирования процесса радикалообразования за счет использования таких корректирующих агентов, как антиоксиданты [13—15].

Таким образом, экспериментально вызванный пищевой стресс отрицательно сказывается на инкреторной и экскреторной составляющих мужского репродуктивного аппарата. Вместе с тем проведенное исследование позволяет сделать следующие фундаментальные выводы.

1. Обнаружена прямая взаимосвязь уровня процессов СРО и функционального состояния гонад.

2. Усиление радикалообразования в условиях пищевого стресса обусловлено снижением АО-статуса самцов в силу недостатка необходимого сырья для производства соответствующих соединений ферментативного звена АО-системы, а также ввиду недостаточного поступления веществ неферментативного звена (витамины Е, С, микроэлементы селен и цинк).

3. Угнетение функционального состояния семенников в условиях пищевого стресса осуществляется с помощью двух механизмов: а) за счет интенсификации процессов СРО в ткани семенников; б) за счет изменения регуляторного влияния со стороны гипоталамо-гипофизарного комплекса.

4. Ведущими патологическими нарушениями эпидидимальных сперматозоидов являются облом и потеря хвоста сперматозоидов, ухудшение их кинетических характеристик и общего количества.

5. В структуре семенников наблюдаются дегенеративные изменения сперматогенного эпителия, проявляющие признаки некроза на фоне общего разрастания интерстициальной ткани за счет прироста малых функционально слабых клеток Лейдига.

Конфликт интересов — отсутствует.

Источник финансирования — личные средства.