Морфофункциональная характеристика эндокринных клеток семенников половозрелых крыс от матерей с экспериментальным сахарным диабетом 1-го типа

Многочисленными экспериментальными исследованиями и клиническими наблюдениями установлена высокая вероятность унаследования от матери разнообразных патологических изменений, возникших в результате пренатального стресса [1, 2]. Обнаружено, что пренатальный стресс обусловливает у потомства комплекс различных микро- и ультраструктурных морфологических, нейрохимических, эндокринных, метаболических изменений, которые закрепляются в постнатальной жизни (явление внутриутробного программирования болезней) [3, 4]. При этом пренатальный стресс вызывает долговременные нарушения у потомства прежде всего в системе нейроэндокринной регуляции репродукции и гормональной адаптации [5].

Вместе с тем пренатальный стресс, как правило, обусловлен различными экстрагенитальными заболеваниями матери, среди которых особое место занимает сахарный диабет 1-го типа. Рост заболеваемости этой патологией отмечается повсеместно, в том числе у женщин фертильного возраста [6].

Несмотря на многочисленные клинические наблюдения, остается практически неизученной роль пренатального стресса, обусловленного сахарным диабетом 1-го типа, в нарушении морфофункционального становления мужской репродуктивной системы у потомства.

Цель исследования — анализ морфофункционального состояния клеток Лейдига у половозрелого потомства самок крыс с экспериментальным сахарным диабетом 1-го типа.

Исследования проведены на белых лабораторных крысах Wistar (самках) и их 70-дневном потомстве. Для достижения поставленной цели у взрослых половозрелых самок моделировали сахарный диабет 1-го типа по общепринятой методике с помощью стрептозотоцина (Streptozotocin; MP «Biomedicals», США), который вводили животным внутрибрюшинно 3 раза с интервалом 7 дней [7]. Всего за весь курс лабораторные животные получали по 17 мг стрептозотоцина, под влиянием которого у них развивался сахарный диабет, о чем свидетельствовал постоянный повышенный уровень содержания сахара в крови (32,56±2,44 ммоль/л), сохранявшийся на протяжении как минимум 3 мес. Эту группу составили 10 крысят из 10 пометов. Контрольную группу составили 11 крысят из 10 пометов.

Работа с экспериментальными животными проводилась в соответствии с «Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях» от 18.03.86.

Оценку морфофункционального состояния клеток Лейдига у лабораторных животных интактной и опытной групп проводили на серийных гистологических препаратах семенников, окрашенных гематоксилином и эозином по общепринятой методике. С помощью морфометрической установки Motic BA400 («Motic», Германия) проводилось определение площади паренхимы и стромы семенников, суммарного содержания интерстициальных эндокриноцитов (клеток Лейдига) и их субпопуляционного состава, а также количества сустентоцитов из расчета на один извитой семенной каналец [8, 9].

Кроме того, для оценки более тонких нарушений морфофункционального состояния клеток Лейдига у экспериментальных животных проводилось определение ряда общепринятых индексов, в том числе клеточного индекса, представляющего собой отношение суммарного количества сперматогенных клеток к числу сустентоцитов, и коэффициента, отражающего отношение суммарного содержания клеток Сертоли к числу эндокриноцитов.

Полученные результаты статистически обработаны с использованием программы Statistica v.6 («Statistica Inc.», США). Учитывая небольшую выборку животных, статистическую значимость полученных результатов определяли при помощи непараметрического метода — критерия Манна—Уитни. Статистически значимыми изменения считали при р<0,05.

Прежде всего нами установлено, что у половозрелого потомства самок крыс с экспериментальным сахарным диабетом 1-го типа имеет место снижение содержания сперматозоидов в 1 мл эпидидимальной взвеси (98,5±6,35 млн) по сравнению с животными контрольной группы (137,5±6,2 млн). Вместе с тем известно, что сперматогенез является одним из динамичных процессов в организме млекопитающих и регулируется многочисленными факторами [10]. Одним из ведущих регуляторных факторов сперматогенеза является тестостерон, вырабатываемый клетками Лейдига семенников.

Анализ полученных данных позволяет сделать заключение о том, что у потомства подопытных животных изменение суммарного содержания сперматозоидов сопровождается увеличением суммарной площади интерстициальной ткани семенников. Так, если у интактных животных исследуемый показатель составил (73,08±6,1)·10³ мкм², то у подопытных крысят площадь интерстициальной ткани увеличилась на 43,5% и составила (104,9± 7,1)·10³ мкм². При этом у подопытных животных произошло снижение суммарного содержания эндокринных клеток в единице условной площади по сравнению с животными контрольной группы (см. таблицу).

Наибольший интерес представляют данные, отражающие субпопуляционный состав клеток Лейдига у экспериментальных животных. Как видно из таблицы, у подопытных крысят произошло снижение по сравнению с животными контрольной группы абсолютного содержания числа активных клеток Лейдига, продуцирующих тестостерон, на единицу условной площади на 23%. Количество неактивных клеток у подопытных животных также снизилось по сравнению с животными контрольной группы. При этом обращает на себя внимание тот факт, что у подопытных животных относительное содержание активных эндокриноцитов превышает значения у животных контрольной группы, а количество неактивных клеток, напротив, снижено. Нарушение субпопуляционного состава эндокринных клеток у подопытных животных привело к изменению коэффициента, отражающего отношение числа активных клеток Лейдига к неактивным эндокриноцитам. Так, у подопытных крысят он существенно увеличился по сравнению с животными контрольной группы, что можно рассматривать как проявление компенсаторно-приспособительной реакции, направленной на поддержание гомеостаза по тестостерону.

Анализ полученных результатов позволяет констатировать, что у экспериментальных животных интактной и опытной групп содержание клеток Сертоли практически одинаковое и составляет соответственно 22,062±0,61 и 22,136±0,6. При этом анализ коэффициента, отражающего отношение числа эндокриноцитов к числу сустентоцитов, позволил выявить определенную закономерность. Так, если исследуемый показатель у интактных животных составил 1,44, то у подопытных животных — всего 0,97.

Согласно данным литературы [9], между клетками Лейдига и клетками Сертоли устанавливаются тесные паракринные взаимоотношения. В частности, установлено, что клетки Сертоли секретируют целый ряд пептидов, оказывающих влияние на клетки Лейдига. Показано, что клетки Сертоли секретируют ингибин, активин и инсулиноподобный фактор роста 1-го типа, усиливающие экспрессию рецепторов лютеинизирующего гормона на клетках Лейдига, и тем самым активируют стероидогенез. Вместе с тем под влиянием фолликулостимулирующего гормона гипофиза клетки Сертоли вырабатывают трансформирующие факторы роста альфа и бета, которые подавляют секрецию тестостерона клетками Лейдига.

Известно, что гипергликемия, развивающаяся при поражении β-клеток островков Лангерганса, в конечном счете обусловливает нарушения внутрисосудистой гемодинамики различных органов и систем, что в свою очередь приводит к развитию гипоксии [11]. В то же время глюкоза и лактат служат основным энергетическим субстратом для зародышевых клеток. Однако способность герминативных клеток использовать глюкозу очень низкая, а лактат является для них основным энергетическим субстратом и главным фактором выживаемости этих клеток в условиях гипоксии [12]. Поставщиком лактата для герминативных клеток являются клетки Сертоли. Логично предположить, что уменьшение концентрации сустентоцитов у потомства самок крыс с экспериментальным сахарным диабетом 1-го типа обусловливает в конечном счете и дефицит лактата.

Таким образом, полученные результаты позволяют констатировать, что сахарный диабет матери вызывает у потомства изменение содержания клеток Лейдига и их функциональной активности. Результаты настоящего исследования также дают основания предположить, что одной из основных причин нарушений морфофункционального состояния эндокриноцитов может быть изменение регулирующего влияния со стороны сустентоцитов.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Г. Б.

Сбор и обработка материала — Г. Б., С.А.

Статистический анализ данных — Г. Б., С.А.

Написание текста — Г. Б., С.А.

Редактрование — Г. Б.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflict of interest.

Сведения об авторах

Брюхин Г.В. — д.м.н., проф., зав. кафедрой гистологии, эмбриологии и цитологии ФГБОУ ВО «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России; https://orcid.org/0000-0002-3898-766X; SPIN-код:7691-8383

Антонов С.Д. — соискатель кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии ФГБОУ ВО «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России; e-male: s.d.antonov@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-3166-5270

КАК ЦИТИРОВАТЬ:

Брюхин Г.В., Антонов С.Д. Морфофункциональная характеристика эндокринных клеток семенников половозрелых крыс от матерей с экспериментальным сахарным диабетом 1-го типа. Проблемы репродукции. 2019;25(6):-32. https://doi.org/10.17116/repo201925061

Автор, ответственный за переписку: Антонов С.Д. —
e-male: s.d.antonov@mail.ru