Preview

Андрология и генитальная хирургия

Расширенный поиск

Исследование клеток Сертоли и сперматогенных клеток крыс при экспериментально индуцированном метаболическом синдроме и проведении бальнеофизиотерапии

https://doi.org/10.17650/2070-9781-2020-21-4-76-88

Полный текст:

Аннотация

Введение. Метаболический синдром (МС) может быть причиной нарушения сперматогенеза и ухудшения параметров спермограммы. Однако механизмы влияния МС на формирующиеся сперматогенные клетки остаются неясными. Сложность этой актуальной проблемы андрологии и репродуктологии и противоречивость опубликованных данных свидетельствуют о целесообразности использования экспериментальных моделей МС для ее решения.

Цель исследования – изучение особенностей течения профазы I мейоза и активности процессов фагоцитоза и аутофагии в клетках Сертоли крыс с экспериментально вызванным МС и при проведении лечебно-профилактических процедур во время развития экспериментального МС.

Материалы и методы. Эксперимент проведен на 12 половозрелых самцах крыс. Животные были разделены на 3 равные группы: 1-я группа – самцы, рацион питания которых был стандартным; 2-я группа – самцы, рацион которых в течение 60 сут характеризовался высоким содержанием жира и фруктозы; 3-я группа – самцы, получавшие сульфатные минеральные воды и подвергавшиеся воздействию низкоинтенсивного электромагнитного излучения сверхвысокой частоты. Клетки семенников исследовали с помощью световой и трансмиссионной электронной микроскопии. Впервые у животных с МС проведено иммуноцитохимическое исследование особенностей синапсиса хромосом в профазе I мейоза на основе анализа распластанных синаптонемных комплексов мейотических хромосом и иммуноцитохимического анализа клеток Сертоли и клеток сперматогенного ряда в препаратах давленых клеток семенных канальцев. Для статистической обработки данных использовали параметрический t-критерий Стьюдента и непараметрический U-критерий Манна–Уитни.

Результаты. В результате гистологического исследования структуры семенных канальцев животных 3 групп выявлено статистически значимое снижение индекса сперматогенеза во 2-й и 3-й группах по сравнению с контролем. Иммуноморфологически в распластанных ядрах первичных сперматоцитов крыс 2-й и 3-й групп обнаружены нарушения архитектоники ядер, формирование фрагментов синаптонемных комплексов, а также многочисленных включений, окрашивающихся антителами к белку SCP3. Признаки пахитенного ареста выявлены в 40–50 % ядер сперматоцитов у крыс 2-й группы. При исследовании препаратов давленых клеток семенных канальцев крыс 2-й и 3-й групп в цитоплазме клеток Сертоли обнаружены следы фагоцитированных синаптонемных комплексов, что доказано с помощью окрашивания антителами к белку SCP3. Таким образом, получены доказательства фагоцитоза дегенерирующих первичных сперматоцитов клетками Сертоли. В клетках Сертоли, сперматоцитах и сперматидах обнаружено множество аутофагосом, маркером которых является белок LC3B. Наличие аутофагосом в клетках Сертоли и клетках сперматогенного ряда у животных этих 2 групп подтверждено и при электронной микроскопии. У самцов крыс 2-й группы выявлены значительные нарушения в структуре пахитенных ядер. В цитоплазме клеток Сертоли и сперматидах крыс 2-й группы выявлены липидные капли, многочисленные фаголизосомы, содержащие клеточный детрит. Обнаружено повреждение структуры и фагоцитоз митохондрий в клетках Сертоли и сперматоцитах. Ауто фагия в клетках Сертоли и клетках сперматогенного ряда была наиболее ярко выражена у животных 3-й группы.

Заключение. У самцов крыс с экспериментальным МС выявлены значительные нарушения в структуре ядер мейотических клеток, высокое содержание первичных сперматоцитов с признаками пахитенного ареста. Полученные результаты согласуются с данные других авторов, сообщивших о снижении количества сперматозоидов в эпидидимисах крыс и мышей при моделировании МС. Предполагается, что активация аутофагии является важным фактором поддержки жизнеспособности клеток Сертоли и половых клеток в стрессовых ситуациях, в том числе при МС. По-видимому, аутофагия выступает как адаптивный механизм, обеспечивающий удаление остатков апоптических сперматогенных клеток, подвергшихся селекции в результате развития МС.

Об авторах

О. Л. Коломиец
ФГБУН Институт общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН
Россия

Оксана Леонидовна Коломиец

119991 Москва, ГСП-1, ул. Губкина, 3



Е. Е. Брагина
ФГБНУ «Медико-генетический научный центр»; Научно-исследовательский институт физико-химической биологии им. А. Н. Белозерского ФГБОУ «Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова»
Россия

115522 Москва, ул. Москворечье, 1

115522 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 40



А. А. Кашинцова
ФГБУН Институт общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН
Россия
119991 Москва, ГСП-1, ул. Губкина, 3


В. Е. Спангенберг
ФГБУН Институт общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН
Россия
119991 Москва, ГСП-1, ул. Губкина, 3


Л. А. Никулина
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии» Минздрава России
Россия
121099 Москва, ул. Новый Арбат, 32


Л. В. Михайлик
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии» Минздрава России
Россия
121099 Москва, ул. Новый Арбат, 32


Ю. Н. Королев
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии» Минздрава России
Россия
121099 Москва, ул. Новый Арбат, 32


Список литературы

1. Gómez-Elías M.D., Rainero Cáceres T.S., Giaccagli M.M. et al. Association between high-fat diet feeding and male fertility in high reproductive performance mice. Sci Rep 2019;9(1):18546. DOI: 10.1038/s41598-019-54799-3.

2. Carlsen E., Giwercman A., Keiding N., Skakkeback N.E. Evidence for decreasing quality of semen during past 50 years. Br Med J 1992;305:609–13. DOI: 10.1136/bmj.305.6854.609.

3. Foresta C., Moro E., Ferlin A. Y chromosome microdeletions and alterations of spermatogenesis. Endocrine Reviews 2001;22(2):226–39. DOI: 10.1210/edrv.22.2.0425.

4. Епанчинцева Е.А., Селятицкая В.Г., Свиридова М.А., Лутов Ю.В. Медико-социальные факторы риска бесплодия у мужчин. Андрология и генитальная хирургия 2016;17(3):47–53. DOI: 10.17650/2070-9781-2016-17-3-47-53. DOI: 10.17650/2070-9781-2016-17-3-47-53.

5. Campbell J.M., Lane M., Owens J.A., Bakos H.W. Paternal obesity negatively affects male fertility and assisted reproduction outcomes: a systematic review and meta-analysis. Reprod Biomed Online 2015;31(5):593–604. DOI: 10.1016/j.rbmo.2015.07.012.

6. Belloc S., Cohen-Bacrie M., Amar E. et al. High body mass index has a deleterious effect on semen parameters except morphology: results from a large cohort study. Fertil Steril 2014;102(5):1268–73. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2014.07.1212.

7. Davidson L.M., Millar K., Jones C. et al. Deleterious effects of obesity upon the hormonal and molecular mechanisms control ling spermatogenesis and male fertility. Hum Fertil (Camb) 2015;18(3):184–93. DOI: 10.3109/14647273.2015.1070438.

8. MacDonald A.A., Herbison G.P., Showell M., Farquhar C.M. The impact of body mass index on semen parameters and reproductive hormones in human males: a systematic review with meta-analysis. Hum Reprod 2010;16(3):293–311. DOI: 10.1093/humupd/dmp047.

9. Vigueras-Villaseñor R.M., Rojas-Castañeda J.C., Chávez-Saldaña M. et al. Alterations in the spermatic function generated by obesity in rats. Acta Histochem 2011;113(2):214–20. DOI: 10.1016/j.acthis.2009.10.004.

10. Turner J.M.A., Mahadevaiah S.K., Fernandez-Capetillo O. et al. Silencing of unsynased meiotic chromosomes in the mouse. Genetics 2005;37(1):41–7. DOI: 10.1038/ng1484.

11. Kolomiets O.L., Atsaeva M.M., Dadashev S.Ya. et al. Damage to synaptonemal complex structure and peculiarities of selection of mouse spermatocytes I at response to drug administration. Russian Journal of Genetics 2013;49(11):1098–106. DOI: 10.1134/S1022795413110100.

12. Богданов Ю.Ф., Коломиец О.Л. Синаптонемный комплекс – индикатор мейоза и изменчивости хромосом. М., 2007. 358 с. [Bogdanov Yu.F., Kolomiets O.L. Synaptonemal complex as indicator of chromosome variability. Moscow, 2007. 358 p. (In Russ.)].

13. Королев Ю.Н., Никулина Л.А., Гениатулина М.С. и др. Профилактика ранних постстрессорных нарушений в семенниках крыс при применении питьевой сульфатной минеральной воды в сочетании с цинком и кремнием. Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры 2011;(5):33–5.

14. Королев Ю.Н., Курило Л.Ф., Гениатулина М.С. и др. Пострадиационные нарушения в семенниках крыс и их профилактика при применении питьевой сульфатной минеральной воды. Проблемы репродукции 2003;9(6):16–9.

15. Королев Ю.Н., Гениатулина М.С., Никулина Л.А., Михайлик Л.В. Ультраструктурные проявления регенеративных процессов в клетках Сертоли при действии низкоинтенсивного электромагнитного излучения в условиях стресса у крыс. Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры 2015;92(3): 40–4.

16. Королев Ю.Н., Никудина Л.А., Михайлик Л.В. Метаболические и ультраструктурные механизмы адаптации при первично-профилактическом действии низкоинтенсивного электромагнитного излучения в условиях нормы и радиации. Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры 2019;(5):44–50.

17. Ухов Ю.И., Астраханцев А.Ф. Морфометрические методы в оценке функционального состояния семенников. Архив анатомии, гистологии и эмбриологии 1983;84(3):66–72.

18. Navarro J., Vidal F., Guitart M., Egozcue J. A method for the sequential study of synaptonemal complexes by light and electron microscopy. Hum Genet 1981;59(4): 419–21. DOI: 10.1007/BF00295483.

19. Kolomiets O.L., Matveevsky S.N., Bakloushinskaya I.Y. Sexual dimorphism in prophase I of meiosis in the Northern mole vole (Ellobius talpinus Pallas, 1770) with isomorphic (XX) chromosomes in males and females. Comp Cytogenet 2010;4(1):55–66. DOI: 10.3897/compcytogen.v4i1.25.

20. Page J., Suja J.A., Santos J.L., Rufas J.S. Squash procedure for protein immunolocalization in meiotic cells. Chromosome Res 1998;6(8):639–42. DOI: 10.1023/a:1009209628300.

21. Moens P.B., Earnshaw W.C. Anti-topoiso-merase II recognizes meiotic chromosome cores. Chromosoma 1989;98(5):317–22. DOI: 10.1007/BF00292383.

22. Kerr J.B. Ultrastructure of the seminiferous epithelium and intertubular tissue of the human testis. J Electron Microsc Tech 1991;19(2):215–40. DOI: 10.1002/jemt.1060190208.

23. Kroemer G., Marino G., Levine B. Autophagy and the integrated stress response. Mol Cell 2010;40(2):280–93. DOI: 10.1016/j.molcel.2010.09.023

24. Eid N., Ito Y., Horibe A., Hamaoka H., Kondo Y.A. Method for in vivo induction and ultrastructural detection of mitophagy in Sertoli cells. Methods Mol Biol 2018;1748: 103–12. DOI: 10.1007/978-1-4939-7698-0_9.

25. Oliveira P.F., Martins A.D., Moreira A.C. et al. The Warburg effect revisited – lesson from the Sertoli cell. Med Res Rev 2015; 35(1):126–51. DOI: 10.1002/med.21325.

26. Bao Z.Q., Liao T.T., Yang W.R. et al. Heat stress-induced autophagy promotes lactate secretion in cultured immature boar Sertoli cells by inhibiting apoptosis and driving SLC2A3, LDHA, and SLC16A1 expression. Theriogenology 2017;87:339–48. DOI: 10.1016/j.theriogenology.2016.09.016.

27. Королев Ю.Н., Никулина Л.А., Михайлик Л.В. Влияние низкоинтенсивного электромагнитного излучения на семенники крыс при метаболическом синдроме. Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры 2020;97(6-2):59–60.

28. Homolka D., Jansa P., Forejt J. Genetically enhanced asynapsis of autosomal chromatin promotes transcriptional dysregulation and meiotic failure. Chromosoma 2012;121(1):91–104. DOI: 10.1007/s00412-011-0346-5.

29. Turner J., Mahadevaiah S., Fernandez-Capetillo O. et al. Silencing of unsynased meiotic chromosomes in the mouse. Genetics 2005;37(1):41–7. DOI: 10.1038/ng1484.

30. Hu X., Ge X., Liang W. et al. Effects of saturated palmitic acid and omega-3 polyunsaturated fatty acids on Sertoli cell apoptosis. Syst Biol Reprod Med 2018;64(5):368–80. DOI: 10.1080/19396368.2018.1471554.

31. Horibe A., Eid N., Ito Y., Otsuki Y., Kondo Y. Ethanol-induced autophagy in Sertoli cells is specifically marked at androgen-dependent stages of the spermatogenic cycle: potential mechanisms and implications. Int J Mol Sci 2019;20(1): 184. DOI: 10.3390/ijms20010184.


Для цитирования:


Коломиец О.Л., Брагина Е.Е., Кашинцова А.А., Спангенберг В.Е., Никулина Л.А., Михайлик Л.В., Королев Ю.Н. Исследование клеток Сертоли и сперматогенных клеток крыс при экспериментально индуцированном метаболическом синдроме и проведении бальнеофизиотерапии. Андрология и генитальная хирургия. 2020;21(4):76-88. https://doi.org/10.17650/2070-9781-2020-21-4-76-88

For citation:


Kolomiets O.L., Bragina E.E., Kashintsova A.A., Spangenberg V.E., Nikulina L.A., Korolev Y.N., Mikhailik Yu.V. Study of Sertoli cells and spermatogenic cells in rats with experimentally induced metabolic syndrome and after balneophysiotherapy. Andrology and Genital Surgery. 2020;21(4):76-88. (In Russ.) https://doi.org/10.17650/2070-9781-2020-21-4-76-88

Просмотров: 187


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2070-9781 (Print)
ISSN 2412-8902 (Online)

 

 

X