ПРОФИЛАКТИКА ПОСТРАДИАЦИОННЫХ НАРУШЕНИЙ В СЕМЕННИКАХ КРЫС ПРИ ПРИМЕНЕНИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Рубрики: НАУЧНАЯ ЖИЗНЬ
Авторы:
1.
Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии Минздрава России
2.
Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии Минздрава России
3.
Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии Минздрава России
Тип:
Статья
Страницы:
с 104
по 108
Статус:
Опубликован
Получено:
20.07.2022
Одобрено:
02.08.2022
Опубликовано:
27.04.2021
Классификаторы:
УДК 611.08 Эксперименты. Исследования. Наблюдения
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
профилактика, радиация, низкочастотное магнитное поле, семенники крыс, сперматогонии, клетки Сертоли
Аннотация (русский):
Эффекты действия низкоинтенсивного низкочастотного магнитного поля (НМП) в основном изучены при лечебном его применении и в значительно меньшей степени - в режиме первичной профилактики. Цель исследования. Выявить адаптационные метаболические и ультраструктурные сдвиги в семенниках крыс при профилактическом действии НМП в условиях радиации. Материалы и методы. Эксперименты проведены на 28 половозрелых нелинейных крысах-самцах массой 180-200 г. Животные были разделены на 3 группы: в опытной группе животные получали курс процедур НМП с последующим радиационным облучением; в контрольной группе животных подвергали только радиационному облучению; в интактной группе животные не подвергались никаким воздействиям. Забой животных осуществляли на следующий день после радиационного воздействия. Применялись методы исследования - биохимические (определяли содержание РНК, ДНК, антиоксидантную активность семенников), светооптические (подсчет числа извитых семенных канальцев - ИСК, слущенных клеток, сперматогоний, определяли индекс сперматогенеза); трансмиссионная электронная микроскопия; морфометрический анализ митохондрий (количество, средняя и суммарная площади). Результаты. Профилактическое действие НМП усиливало адаптационные возможности организма и повышало устойчивость семенников к действию радиации. Это проявлялось в усилении мощности антиокисидантной системы, активации процессов клеточной и внутриклеточной регенерации, уменьшении проницаемости структур собственной оболочки ИСК. Заключение. Полученные данные обосновывают возможность применения НМП в качестве средства защиты органов репродуктивной системы в комплексной профилактике организма при действии радиации.
Эффекты действия низкоинтенсивного низкочастотного магнитного поля (НМП) в основном изучены при лечебном его применении и в значительно меньшей степени - в режиме первичной профилактики. Цель исследования. Выявить адаптационные метаболические и ультраструктурные сдвиги в семенниках крыс при профилактическом действии НМП в условиях радиации. Материалы и методы. Эксперименты проведены на 28 половозрелых нелинейных крысах-самцах массой 180-200 г. Животные были разделены на 3 группы: в опытной группе животные получали курс процедур НМП с последующим радиационным облучением; в контрольной группе животных подвергали только радиационному облучению; в интактной группе животные не подвергались никаким воздействиям. Забой животных осуществляли на следующий день после радиационного воздействия. Применялись методы исследования - биохимические (определяли содержание РНК, ДНК, антиоксидантную активность семенников), светооптические (подсчет числа извитых семенных канальцев - ИСК, слущенных клеток, сперматогоний, определяли индекс сперматогенеза); трансмиссионная электронная микроскопия; морфометрический анализ митохондрий (количество, средняя и суммарная площади). Результаты. Профилактическое действие НМП усиливало адаптационные возможности организма и повышало устойчивость семенников к действию радиации. Это проявлялось в усилении мощности антиокисидантной системы, активации процессов клеточной и внутриклеточной регенерации, уменьшении проницаемости структур собственной оболочки ИСК. Заключение. Полученные данные обосновывают возможность применения НМП в качестве средства защиты органов репродуктивной системы в комплексной профилактике организма при действии радиации.
Ключевые слова:
профилактика, радиация, низкочастотное магнитное поле, семенники крыс, сперматогонии, клетки Сертоли
профилактика, радиация, низкочастотное магнитное поле, семенники крыс, сперматогонии, клетки Сертоли
К настоящему времени накоплен большой опыт применения низкоинтенсивного низкочастотного магнитного поля (НМП) в лечении и реабилитации больных. Установлено, в частности, что низкочастотное магнитное поле способно вызвать мягкую активацию функции коры надпочечников, повысить уровень метаболических процессов и иммунологическую реактивность, улучшить микроциркуляцию, стимулировать процессы регенерации. Кроме того, этот фактор имеет небольшое число противопоказаний, при этом практически отсутствуют побочные эффекты [1-5]. Благодаря указанным свойствам, НМП может повысить устойчивость механизмов адаптации в организме, что весьма важно в профилактике нарушений при действии различных повреждающих факторов, в том числе ионизирующей радиации [6, 7]. Вместе с тем. профилактические эффекты НМП, в отличие от лечебного действия, изучены еще недостаточно. В этой связи представляется целесообразным изучить в эксперименте особенности профилактического действия НМП на семенники, которые имеют повышенную чувствительность к радиационному облучению. Цель исследования Выявить адаптационные метаболические и ультраструктурные сдвиги в семенниках крыс при профилактическом действии НМП в условиях радиации. Материалы и методы исследования Эксперименты проведены на 28 половозрелых нелинейных крысах-самцах массой 180-200 г. Животные были разделили на 3 группы: В опытной группе животные получали курс НМП с последующим радиационным облучением; в контрольной группе животных подвергали мнимому воздействию НМП (аппарат не включали) с последующим радиационным облучением; в интактной группе животные никаким воздействиям не подвергались. Исследования осуществляли в соответствии с правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных (приложение к приказу Минздрава СССР от 12.08 1997 г. № 755) и требований Европейской конвенции по защите экспериментальных животных (Страсбург, 1986г.) НМП воздействовали на область проекции надпочечников с помощью аппарата МУМ-50 «ЭДМА» (ПМП и ПеМП 50 Гц с магнитной индукцией 35мТл, время воздействия 2 минуты), курс 10 процедур. После окончания курса НМП животных опытной и контрольной групп подвергали радиационному облучению на аппарате «АГАТ-Р (Онкологический научный центр им. Н.Н.Блохина) гамма-лучами 60Со в дозе 2 Гр. Забой животных осуществляли на следующий день после радиационного воздействия. Объектом исследования являлись семенники. Для исследования антиоксидантной активности (АОА) использовали модельную систему в виде суспензии липопротеидов желтка куриного яйца [8]. Содержание рибонуклеиновых кислот (РНК и ДНК) определяли двухволновым спектрофотометрическим методом в модификации [9]. Для светооптических исследований семенники фиксировали в жидкости Буэна. На препаратах в окраске гематоксилин с эозином подсчитывали количество извитых семенных канальцев (ИСК) с различным числом генераций половых клеток (от 4 до 0) и количество слущенных клеток в просвет семенного канальца по общепринятой методике [10]. Для электронно-микроскопических исследований семенники фиксировали в 4% параформальдегиде, приготовленном на фосфатном буфере (рН 7,4), постфиксировали в 1% ОsО4.. После обезвоживания образцы заключали в смесь эпон-аралдит. Исследование образцов проводили на электронном микроскопе Libra 120 (Германия) с программой Carl Zeiss STM Nano Technology system Division, которая включает в себя математическую обработку внутриклеточных структур. На ультраструктурном уровне проводили морфометрический анализ митохондрий в клетках Сертоли и сперматогониях (количество, средняя и суммарная площади). Статистическую значимость различий оценивали с использованием t-критерия Стьюдента. Результаты исследования У животных контрольной группы радиационное облучение вызывало в семенниках крыс уменьшение числа ИСК с 4 генерациями половых клеток, развитие деструктивных процессов на клеточном и субклеточном уровнях, уменьшение числа сперматогоний, усиление слущивания клеток в просвет канальцев, снижение индекса сперматогенеза, подавление АОА (на 36,0%, р<0,01), уменьшение содержания РНК (на 23,0%, р< 0,01) и ДНК (на 26,7%, р< 0,01). Обнаруживались также нарушения процессов микроциркуляции в барьерной системе семенников: собственная оболочка ИСК, которая является частью гематотестикулярного барьера, местами выглядела набухшей, при этом изменялась толщина и электронная плотность базальной мембраны. При развитии отека нарушались контакты между базальной мембраной и прилежащими к ней клетками, расширялись межклеточные пространства. Обнаруживались явления отека и в самих клетках (сперматогонии, клетки Сертоли), при этом происходило выраженное просветление их цитоплазмы. Все эти изменения нарушали взаимосвязь между клетками и их внутриклеточными органеллами. Выявленные сдвиги свидетельствовали о развитии отчетливых структурно-метаболических нарушений и ослаблении адаптационно-защитных реакций в семенниках крыс при действии радиации. У животных опытной группы профилактическое применение НМП ослабляло выраженность пострадиационных нарушений и приводило к усилению метаболических и регенеративных процессов. Среди метаболических сдвигов характерным для действия НМП являлось усиление активности системы антиоксидантной защиты: по сравнению с контролем АОА повышалась на 45,4% (р< 0,01). Активация белоксинтезирующих реакций была выражена менее отчетливо: содержание ДНК возрастало на 16,7% (р < 0,01), а содержание РНК проявляло тенденцию к увеличению. В клетках сперматогенного ряда в целом отмечался более низкий уровень деструктивных процессов по сравнению с контролем. При этом происходило повышение числа ИСК с 4-я генерациями клеток ( на 35,4%, р< 0,01) и уменьшение числа ИСК с 3-я генерациями, что свидетельствовало об улучшении процессов спермиогенеза. Замедлялось слущивание клеток. Важно также отметить, что при действии НМП возрастала численность сперматогоний (на 11,9%, р < 0,01), которые являются стволовыми/ прогениторными клетками, дающими начало процессам сперматогенеза. Выявленные благоприятные сдвиги в сперматогенном эпителии отразились на достоверном повышении индекса сперматогенеза (р < 0,05) (табл. 1, рис. 1) Таблица 1. Морфометрические показатели семенников крыс при профилактическом действии НМП в условиях радиационного облучения Table 1. Morphometric parameters of rat testes under the preventive action of NMP under radiation exposure Группы животных/ Animal groups ИСК % / CLAIM % Индекс cперматогенеза / Index of spermatogenesis Количество сперматогоний (n) / Sperm count (n) 4 генерации половых клеток / 4 generation of germ cells 3 генерации половых клеток / 3 generation of germ cells Слущивание / Exfoliating Интактная/ Intakt 63,7±3,4 36,3±3,4 8,0±7,6 3,64±0,03 13,10±0,25 Контрольная (радиация) / Control (radiation) 39,0±9,2++ 61,0±9,2++ 18,3±1,8 3,42±0,08+ 10,20±0,21++ НМП + радиация / NMP + radiation 52,8±3,9** 47,2±3,9** 8,8±4,67 3,53±0,04* 12,14±0,52** Примечание: + р<0,05, ++ р<0,01 по сравнению с интактной группой; * р<0,05, ** р<0,01 по сравнению с контрольной группой Note: + p<0,05, ++ p<0,01 compared to the intact group; * p<0,05, * * p<0,01 compared to the control group Рис. 1. Морфометрические показатели семенников крыс при профилактическом действии НМП в условиях радиационного облучения. Светлые столбики - контроль, темные - НМП: 1-4 генерации половых клеток, 2-3 генерации половых клеток, 3 - слущивание,4 - индекс сперматогенеза, 5 - количество сперматогоний; + р<0,05, ++ р<0,01 по сравнению с интактной группой, * р<0,05, ** р<0,01 по сравнению с контрольной группой Fig. 1. Morphometric parameters of rat testes under the preventive action of NMP under radiation exposure. Light columns-control, dark-NMP: 1 - 4 generation of germ cells, 2 - 3 generation of germ cells, 3-exfoliation, 4 - index of spermatogenesis, 5-number of spermatogonies; + p<0.05, ++ p<0,01 compared to the intact group, * p<0,05, * * p<0,01 compared to the control group На ультраструктурном уровне в сперматогониях отмечалось усиление процессов внутриклеточной регенерации, что проявлялось, в основном, в увеличении численности митохондрий, а также рибосом и полисом. Еще более выраженное усиление процессов внутриклеточной регенерации происходило в клетках Сертоли, которые выполняют важнейшие функции в развитии и обеспечении процессов сперматогенеза. В этих клетках, как и в сперматогониях, в наибольшей степени возрастала численность митохондрий (на 37,4 %, р < 0,01), при этом повышалась также их средняя и суммарная площади (табл. 2, рис. 2). Таблица 2. Морфометрическая характеристика митохондрий клеток Сертоли при профилактическом действии НМП в условиях радиационного облучения Table 2. Morphometric characteristics of cell mitochondria Sertoli with the preventive effect of LMF in the conditions of radiation exposure Группы / Животных Animal groups Количество (п) на стандартную площадь клетки / Quantity (n) per standard cell area Средняя площадь (мкм2 ) / Average area (mm2 ) Суммарная площадь (мкм2 ) / Total area (mm2 ) Интактная / Intact 7,37±0,56 0,33±0,012 2,48±0,19 Контрольная радиация / Control radiation ) 6,62±0,34 0,22±0,011+ 1,48±0,09+ НМП + радиация / LMF+radiation 9,16±0,59* 0,27±0,012* 2,13±0,13* Примечание: +р<0,01 по сравнению с интактной группой, *р<0,01 по сравнению с контрольной группой Note: +p<0,01 compared to the intact group, *p<0,01 compared to the control group Рис. 2. Морфометрическая характеристика митохондрий клеток Сертоли при профилактическом действии НМП в условиях радиационного облучения. Светлые столбики-контроль, темные-НМП, +р<0,01 по сравнению с интактной группой, *р<0,01 по сравнению с контрольной группой Fig. 2. Morphometric characteristics of Sertoli cell mitochondria under the preventive action of LMF under radiation exposure. Light bars-control, dark-NMP, +p<0.01 compared to the intact group, *p<0,01 compared to the control group Местами выявлялась хорошо развитая гранулярная эндоплазматическая сеть и ее связь с митохондриями, что может свидетельствовать об усилении белоксинтезирующих процессов. При действии НМП по сравнению с контролем отмечалась лучшая сохранность структур собственной оболочки ИСК, при этом признаки отека и увеличение общей ее толщины встречались только в отдельных случаях. Лучше сохранялась и базальная мембрана - неравномерная толщина и разрыхление ее структуры определялись значительно реже и в более слабой степени. Межклеточные и внутриклеточные отеки также не имели выраженного развития. Кроме того, в отдельных миоидных клетках, входящих в состав собственной оболочки ИСК, обнаруживались признаки активации пластических (регенеративных) процессов, которые проявлялись в виде повышения содержания свободных рибосом и гранулярной эндоплазматической сети. Это является свидетельством развития адаптационно-защитных реакций в барьерной системе семенников. В целом, выявленные в опытной группе животных сдвиги указывали на повышение резистентности структур собственной оболочки ИСК и улучшение процессов микроциркуляци по сравнению с контролем. Заключение Таким образом, профилактическое действие НМП усиливало адаптационные возможности организма и повышало устойчивость семенников к действию радиации. Это проявлялось, в первую очередь, в усилении мощности защитной антиоксидантной системы, а также в активации и перестройке процессов клеточной и внутриклеточной регенерации в сперматогенном эпителии и клетках Сертоли. Можно полагать, что развитие адаптационных изменений в этих клетках при профилактическом действии НМП было тесно связано с повышением устойчивости различных структур гематотестикулярного барьера и улучшением процессов микроциркуляции. Реализация этих эффектов, по-видимому, осуществлялась, в основном, через общие и местные нейроэндокринные и гуморальные механизмы регуляции с усилением антиоксидантной и мембраностабилизирующей функций организма. Полученные данные обосновывают возможность применения НМП в качестве средства защиты органов репродуктивной системы в комплексной профилактике организма при действии радиации.
1. Герасименко М.Ю., Евстигнеева И.С., Куликов А.Г., Стражев С.В. Применение общей магнитотерапии и прерывистой пневмокомпрессии в раннем послеоперационном периоде у пациентов после радикальной мастэктомии. Вестник восстановительной медицины. 2018; 88(6): 85-90.
2. Коржакова Ю.У., Червяков А.Е., Пойдашева А.Г., Переседова А.В., Чернекова Л.А., СупоневаН.А., Пирадов М.А. Транскраниальная магнитная стимуляция в лечении спастичности. Вестник восстановительной медицины. 2014; 59 (1): 80-87.
3. Аретинский В.Б., Исупов А.Б. Оценка влияния магнитотерапии на показатели гемодинамики пациентов зрелого возраста. Вестник восстановительной медицины. 2012; 50(4): 51-54.
4. Bagnato G.L., Miceli G., Marino N. et al. Pulsed electromagnetic field on knee osteoarthritis: a double blind, placebo -controlled, randomized clinical trial. Rheumatology. 2016; 55(4): 755-762. http://doi.org/10.1093/rheumatology/kev426
5. Li S., Yu B., Zhou D. et al. Electromagnetic fields for treatment osteoarthritis. Cochrane Database of Systematic Reviews. 2013; (12): CD003523. http://doi.org/10.1002/14651858
6. Скурихина Л.А., Шишло М.А. Магнитотерапия. Курортология и физиотерапия. М. Медицина. 1985; (1): 471-484.
7. Королев Ю.Н., Михайлик Л.В., Никулина Л.А., Гениатулина М.С. Особенности развития метаболических и регенеративных процессов при действии низкоинтенсивных электромагнитных излучений в условиях радиационного облучения (экспериментальное исследование). Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2017; (4): 54-58. http://doi.org/10.17116/kurort201794454-58
8. Клебанов Г.И., Бабенков И.В., Теселкин Ю.О. Оценка антиокислительной активности плазмы крови с применением желточных липопротеидов. Лабораторное дело. 1977; (5): 59-62.
9. Досон Р., Эллиот Д., Эллиот У., Джонс К. Справочник биохимика. М. Мир. 1991: 540 с.
10. Ухов Ю.И., Астраханцев А.Ф. Морфологические методы в оценке функционального состояния семенников. Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. 1983; 84(3): 66-72.
