Оценка функционального состояния семенников и яичников у крыс, подвергнутых действию шестивалентного хрома в малых дозах

Одной из причин, приводящих к нарушению репродуктивной функции, является воздействие производственных и экологических факторов на организм человека. В настоящее время установлено, что токсичность соединений напрямую зависит от их растворимости, валентности, продолжительности действия, дозы и путей поступления в организм. Соединения шестивалентного хрома входят в перечень потенциально опасных химических веществ по действию на репродуктивную функцию человека и относятся к опасным загрязнителям окружающей среды, обладающим мутагенными, канцерогенными свойствами [8, 12]. Исследования в области репродуктивной токсикологии показали гонадо- и генотоксический эффект солей тяжелых металлов. За последние десятилетия отмечается ухудшение показателей состояния репродуктивного здоровья [1, 13]. Частота бесплодного брака возросла до 10—12%, в 30—40% случаев причинами является инфертильность мужчин [7]. Шестивалентный хром может оказывать неблагоприятное действие на всех этапах репродуктивного процесса: на созревание половых клеток, оплодотворение, эмбриогенез и постнатальное развитие. У женщин, проживающих в хромовой биогеохимической провинции, наблюдаются нарушения менструальной функции, бесплодие, увеличение самопроизвольного прерывания беременности в ранние сроки [3]. Действие химических веществ на гонады может быть как прямым, так и опосредованным. Отдельные ксенобиотики способны непосредственно вызывать генотоксический эффект в половых клетках, проникая через гематотестикулярный барьер. Опосредованное действие ксенобиотиков на гонады происходит через регулирующие репродуктивную функцию механизмы. К интегральным показателям функционального состояния семенников и яичников следует отнести в первую очередь способность к оплодотворению и уровень эмбриональных потерь. В литературе практически отсутствуют данные, касающиеся вклада женского и мужского организма в эмбриональные потери при воздействии шестивалентного хрома. В литературе имеются немногочисленные данные о сравнительной чувствительности женской и мужской генеративной функции к действию негативных факторов окружающей среды. Ряд авторов [11] в клинических и экспериментальных исследованиях показали одинаковую чувствительность мужских и женских половых желез к воздействию ряда химических соединений, обладающих токсическим свойством. В то же время имеются данные, которые указывают на более выраженный мутагенный эффект со стороны гонад у самцов по сравнению с самками [10].

Цель исследования — оценка функционального состояния семенников и яичников у крыс Wistar, подвергнутых действию шестивалентного хрома в малых дозах.

Эксперименты проводились на половозрелых крысах разведения Wistar обоих полов с массой тела у самцов 230—250 г, у самок — 180—190 г (всего 50 животных). Моделирование хромовой интоксикации у животных осуществлялось при субхроническом внутрибрюшинном введении бихромата калия (K₂ Cr₂ O₇) в дозах 1/1000 и 1/100 от ЛД₅₀ (ЛД₅₀=28 мг на 1 кг массы тела), что составляет 0,028 и 0,28 мг на 1 кг массы тела по веществу, в течение 48 дней. Контрольные животные получали физиологический раствор в том же объеме. В конце хромовой экспозиции часть подопытных животных, получивших бихромат калия, спаривалась с интактными животными в соотношении 1 самец + 2 самки с последующим анализом эмбрионального материала. Другую часть животных умерщвляли в соответствии с методическими указаниями по биоэтике [14]. Сперматозоиды, извлеченные из хвостовой части эпидидимиса, исследовались на морфологию, в камере Горяева учитывали количество сперматозоидов [4]. У самок определяли продолжительность эстрального цикла и отдельных его стадий методом вагинальных мазков. На 19—20-й день беременности в яичниках определяли количество желтых тел беременности, число живых эмбрионов, мест имплантаций и резорбций. Статистическую обработку данных проводили с использованием критерия t Стьюдента и непараметрических методов: U-критерий Вилкоксона—Манна—Уитни и критерия χ².

У самцов, получавших бихромат калия, количество и процент подвижных спермиев находятся в пределах нормы, но доля клеток с аномальной головкой и хвостом значимо выше, чем в контроле (см. таблицу; рис. 1).

Известно, что морфология головки отражает мутационный процесс, происходящий в клетке, и является индикатором токсического действия химических факторов. Генетические изменения в половых клетках приводят к доминантно-летальным мутациям, которые включают гибель эмбрионов как до, так и после имплантации [9]. При спаривании самцов, получивших бихромат калия, с интактными самками количество беременных самок не отличалось от контрольной группы (75 и 77% соответственно). Наблюдаются увеличение количества эмбрионов с резорбцией на ранних стадиях развития и снижение числа живых плодов, приходящихся на одну самку, возрастает общая эмбриональная смертность (р<0,05). Наибольший вклад в общую эмбриональную смертность вносит постимплантационная гибель (рис. 2).

В наших исследованиях увеличение эмбриональной смертности при спаривании подопытных самцов с интактными самками обусловлено как генетическими, так и не генетического характера изменениями в половых клетках. Как правило, возрастание числа сперматозоидов с аномальными головками приводит к постимплантационным потерям, доимплантационная гибель может быть вызвана снижением оплодотворяющей способности сперматозоидов, не связанными с генетическими нарушениями. У самок, подвергнутых действию бихромата калия, наблюдалось нарушение овариально-эстрального цикла. У подопытных самок возрастает продолжительность стадии диэструса (покоя), во время которой происходит рост и созревание фолликулов (см. таблицу). Известно, что активность желтого тела зависит от секреции пролактина и лютеотропного гормона. Задержка овуляции ведет к внутрифолликулярному перезреванию яйцеклетки и, как следствие, — к возрастанию частоты эмбриональной гибели плодов [6]. При спаривании подопытных самок с интактными самцами также значимо увеличивается эмбриональная смертность, однако ее структура несколько другая, чем в случае с подопытными самцами: при дозе 0,028 мг/кг наибольший вклад в эмбриональную смертность вносит гибель эмбрионов до имплантации, при дозе 0,28 мг/кг — постимплантационная гибель (см. рис. 2). Полученные данные свидетельствуют о нарушении генеративной функции самок и самцов, подвергнутых воздействию шестивалентного хрома в малой дозе. Однако механизм повреждающего действия различен: у самок первоначальные изменения происходят в гипофиз-гонадной оси, у самцов — непосредственное мутагенное действие на сперматогенные клетки. Гонадотоксическое действие хрома у самцов связано с нарушением проницаемости гематотестикулярного барьера, с активацией процессов перекисного окисления и подавлением систем антиоксидантной защиты в ткани семенников [5]. Шестивалентный хром, проникая через гематотестикулярный барьер, вызывает хромосомные аберрации в половых клетках, которые приводят к формированию сперматозоидов с аномальными головками. Показано, что увеличение количества сперматозоидов с аномальной головкой приводит и к возрастанию частоты доминантных летальных мутаций [2].

Шестивалентный хром в малых дозах приводит к нарушению морфофункционального состояния сперматозоидов у крыс: возрастает доля сперматозоидов с аномальной головкой. У самок наблюдается увеличение продолжительности овариально-эстрального цикла. Увеличение общей эмбриональной смертности при скрещивании подопытных самцов с интактными самками в большей степени происходит за счет постимплантационной гибели, что свидетельствует о мутагенном эффекте исследуемого соединения. Уровень общей эмбриональной смертности указывает на более высокую чувствительность гонад самцов к воздействию шестивалентного хрома по сравнению с самками.

Авторы заявляют об отсутствии конфликтаинтересов.