Значение гонадотропных гормонов и состояния тироид-адреналовой системы в реакции семенников.

Важным звеном в изучении механизмов действия излучения на сперматогенный эпителий является определение роли гонадотропных гормонов тироид-адреналовой системы в повреждающем действии радиации на семенник. Известно, что между уровнем половых гормонов, процессом сперматогенеза и фертильностью имеется динамическая взаимосвязь. ФСГ способствует митотическому делению сперматогоний и необходим для завершения спермиогенеза [1]. ЛГ стимулирует продукцию тестостерона (Т) в клетках Лейдига, расположенных в семенниках между семенными канальцами [2]. Т может непосредственно влиять на формирование примитивных А-сперматогоний из гоноцитов и, возможно, необходим для возобновления стволовых клеток [3]. На процессы становления и дальнейшее функционирование репродуктивной системы существенное влияние оказывает щитовидная железа. Тиреоидные гормоны являются одним из факторов, ответственных за репродуктивную функцию самцов, поскольку участвуют в регуляции секреции гонадотропинов [4]. Физиологические концентрации тиреоидных гормонов стимулируют андрогенопоэз в клетках Лейдига и процесс сперматогенеза, а высокие угнетают эти процессы. Клинические наблюдения показали, что у мужчин, страдающих тиреотоксикозом, происходит снижение гормональной функции тестикул [5]. Следует отметить, что гормоны щитовидной железы активно включаются в регуляцию не только тестикулярного, но и адреналового андрогенопоэза. Представление о возможной эндокринной взаимосвязи коры надпочечников и семенников основано на общей концепции эмбрионального развития и выработке стероидов. Отмечено компенсаторное усиление функциональной активности сетчатой зоны надпочечников у животных с экспериментальным тиреотоксикозом [6]. Наиболее полный анализ по радиационной эндокринологии представлен в монографии В.И. Дедова и соавт. [7]. Однако авторы отмечают, что данные, касающиеся гормональной регуляции процесса сперматогенеза при облучении в летальных и сублетальных дозах облучения, чрезвычайно ограничены и противоречивы. Цель настоящего исследования - изучение роли гонадотропных гормонов и тиреоидной и адреналовой систем в повреждающем действии радиации на семенник. Материал и методы В качестве объекта исследования использовали самцов-мышей линии BALB/c в возрасте 2,5-3 мес. Облучение проводили гамма-лучами Cs на экспериментальной установке "ИГУР-1" в дозе 6 Гр, мощность дозы 1,2 Гр/мин. Концентрацию гормонов в плазме крови определяли радиоиммунологическим методом с помощью соответствующих наборов [8]. Уровень Т, ЛГ, ФСГ, АКТГ, ТТГ, трийодтиронина (Т), тироксина (Т) и кортикостерона определяли на 2, 4, 8, 16, 24, 32-е cутки после облучения (кровь на исследование брали постоянно в одно и то же время, 9-12 ч). Проводили количественный, гистологический анализ сперматогенных клеток на разных стадиях развития и клеток Лейдига на поперечных срезах семенника. Семенники фиксировали в растворе Ценкер-формол, препараты окрашивали гематоксилином по Майеру с докраской эозином. О функциональном состоянии клеток Лейдига судили по ядерно-цитоплазматическому индексу (отношение объема ядра к размеру цитоплазмы). На гистологических срезах надпочечников оценивали их морфофизиологическое состояние по размеру пучковой и сетчатой зон, а также по ядерно-цитоплазматическому индексу. Сперму, полученную из придатков семенников, разбавляли физиологическим раствором (1:20) и подсчитывали число спермиев в 1 мм в камере Горяева [9]. Подвижность спермиев (мкм/с) определяли с помощью рисовального аппарата Аббе и секундомера [10]. Полученные данные обрабатывали по t-критерию Стьюдента. Результаты и обсуждение В первые сроки после облучения (2, 4, 8-е сутки) проявляется реакция со стороны гипоталамо-гипофизарной системы: усиливается выброс АКТГ, ТТГ, ЛГ. На 2-е сутки после облучения в 2,5 раза возрастает уровень АКТГ, наблюдается высокая функциональная активность пучковой и сетчатой зон надпочечников (увеличивается ядерно-цитоплазматический индекс) (рис. 1). Рис. 1. Изменение уровня АКТГ (1), кортикостерона (2), ядерно-цитоплазматического индекса пучковой (3) и сетчатой (4) зон надпочечников у облученных мышей. Известно, что активация гипофизарно-надпочечниковой системы в течение первых суток после облучения обусловлена развитием неспецифической реакции организма в ответ на воздействующий фактор и носит, по-видимому, адаптивный характер. Повышенная АКТГ-функция гипофиза сопровождается усилением секреции стероидных гормонов корой надпочечников: на 4-е сутки после облучения в 2,5 раза увеличивается концентрация кортикостерона в крови, а уровень АКТГ приходит к норме (рис. 1). На 8-е сутки после облучения наблюдается второй подъем уровня АКТГ, а на 16-е сутки - кортикостерона. Эта поздняя реакция гипофизарно-адреналовой системы, возможно, является отражением степени тяжести лучевой болезни. На 4-е и 8-е сутки после облучения отмечается активация тиреотропной функции гипофиза (рис. 2). Повышение уровня ТТГ сопровождалось адекватным увеличением концентрации Т в крови, что, по-видимому, обусловлено усилением йодзахватывающей способности щитовидной железы. Снижение концентрации Т на 8-е и 16-е cyтки после облучения (р < 0,05), возможно, связано с нарушением биосинтеза тиреоидных гормонов. В гипофизарно-гонадной системе отмечен тот же эффект: на 8-е сутки после облучения на 30% возрастает уровень ЛГ и в 4 раза - уровень Т (рис. 3). Почти полностью исчезают сперматогонии (см. таблицу). Стимулом повышенного выброса в кровь ЛГ может служить усиленная секреция люлиберина гипоталамусом [11]; у животных через длительное время после кастрации способность люлиберина стимулировать выброс ЛГ повышается почти в 25 раз [12]. В ответ на повышенную секрецию ЛГ возрастает уровень Т, который, как полагают некоторые авторы [13], тормозит синтез ДНК в сперматогониях, блокируя их митотическое деление. Мы наблюдали достоверное снижение числа сперматогоний на 4-е сутки после облучения и почти полное их исчезновение на 8-е сутки. Активация гипофизарно-гонадной системы служит компенсаторно-защитной реакцией, благодаря которой создаются оптимальные условия для восстановления нормальной функции ткани (сохранение стволового пула). Содержание ЛГ сохраняется на высоком уровне и в последующие сроки. Рис. 2. Изменение уровня ТТГ и тиреоидных гормонов у облученных животных. Рис. 3. Влияние гамма-облучения на уровень ЛГ (1), Т (2), число клеток Лейдига (3), ядерно-цитоплазматический индекс клеток Лейдига (4). Динамика половых клеток в семенных канальцах после облучения Примечание. *Достоверно отличается от контроля, р<0,05. Это может быть вызвано, во-первых, воздействием усиленной тиреотропной функции гипофиза и, во-вторых, резким снижением уровня Т на 16-е сутки после облучения. Высокий уровень ЛГ может привести к снижению числа рецепторов ЛГ на клетках Лейдига, тем самым вызывая торможение некоторых этапов биосинтеза стероидов [11]. Кроме того, благодаря своему трофическому действию ЛГ может стимулировать рост недифференцированных, так называемых веретенообразных клеток, предшественников клеток Лейдига [14]. Действительно, на 16-е сутки после облучения мы наблюдали увеличение числа клеток Лейдига на 20% и усиление их функциональной активности (возрастание ядерно-цитоплазматического индекса), что способствует активному андрогенопоэзу (рис. 3). На 16-е cутки после облучения уровень Т снижается на 60%, уровень ФСГ достоверно возрастает (см. рис. 3), резко снижается число сперматоцитов, наблюдается восстановление количества сперматогоний (см. таблицу). Нами установлена корреляция между числом сперматогоний и уровнем ФСГ. Некоторые авторы [15, 16] полагают, что сперматогенный эпителий вырабатывает ФСГ-регулирующий фактор, который селективно ингибирует секрецию ФСГ гипофизом. Возможно, что при гибели или поражении сперматогенных клеток происходит разрушение ФСГ-регулятора. Наблюдавшийся нами высокий уровень ФСГ обусловлен гибелью сперматоцитов. На 24-е сутки после облучения отмечается вновь увеличение концентрации Т. Усиление андрогенной продукции, по-видимому, является отражением гипертиреоидизма и гиперкортицизма. Возрастание уровня ТТГ и Т, вероятно, способствует увеличению синтеза гонадотропного гормона. Нарушение гормональной регуляции сперматогенеза приводит к торможению восстановительных процессов в сперматогенном эпителии. Следует отметить, что морфология и подвижность сперматозоидов также находятся в зависимости от состояния тиреоидной и адреналовой системы [17]. Так, при увеличении уровня Т пpoиcxoдит стимуляция внутриклеточного аденозин-3,5-монофосфата (цАМФ), который играет важную роль в гликолитической активности и подвижности спермиев. Мы наблюдали достоверное увеличение подвижности сперматозоидов на 8, 16-е сутки после облучения, а затем ее снижение (практически до полной неподвижности) на 32-е сутки, восстановление подвижности происходило лишь на 90-е сутки после облучения. Выводы 1. После однократного тотального гамма-облуче ния в дозе 6 Гр у мышей линии BALB/c первоначальная реакция наблюдается со стороны гипоталамо-ги пофизарной системы: усиленное высвобождение ЛГ, АКТГ и ТТГ. 2. Активация гипофизарно-гонадной системы служит компенсаторно-защитной реакцией, благодаря которой создаются оптимальные условия для сохранения стволового пула (путем блока митозов). 3. Наблюдавшиеся нарушения в биосинтезе тиреоидных гормонов приводят к снижению тестикулярной функции и фертильности. 4. Усиление продукции андрогенов корой надпочечников частично компенсирует недостаточную выработку тестостерона. Работа выполнена за счет средств РФФИ (проект № 99-04-49022) В.П. Мамина Институт экологии растений и животных Уральского отделения РАН, Екатеринбург. Литература 1. Steinberger E., Steinberger A. The Gonads. Pensylvania 1969; 721-723. 2. Vasuda M., Johnson D.С. Endocrinology. 1965; 76: 1033-1040. 3. Науменко Е.В., Осадчук А.В., Серова Л.И., Шишкина Г.Т. Генетико-физиологические механизмы регуляции функций семенников. Новосибирск 1983; 202. 4. Самсонова В.М., Бабичев В.Н. Проблемы эндокринологии. М 1977; 2: 113-120. 5. Crepy О., Dray F., Sebuoun J.С.R. Acad Sci (Paris) 1967; V.D.-264: 2651-2653. 6. Алешин Б.В., Бондаренко Л.А. Пробл эндокринол 1984; 3: 49-52. 7. Дедов В.И., Дедов И.И., Степаненко В.Ф. Радиационная эндокринология. М 1993; 282. 8. Ткачева Г.А., Балаболкин М.И., Ларичева И.П. Радиоимму нохимические методы исследования. М 1983; 191. 9. Молнар Е. Общая сперматология. Будапешт 1969; 393. 10. Бегиашвили Г.В. Труды науч.-иссл. ин-та физиологии и патологии женщины. Тбилиси 1967; 3: 147-150. 11. Гормональная регуляция размножения у млекопитающих. Под ред. К. Остина, Р. Шорта. М 1987; 303. 12. Moguilevsky J.A., Scacchi P., Debejun L., Faigon M.R. Neuroendocrinol 1975; 17: 189-192. 13. Ellis C., Berliner D. The Gonads. Pensylvania 1969; 744-745. 14. Farris E.J. Annu Rev Med 1956; 7: 97-106. 15. Bain J.,„ Keene J.J. Endocrinol 1975; 66: 279-280. 16. Verjaus H.L., Eik-Nes K.B. Acta Endocrinol 1976; 83: 1: 190-200. 17. Maasood G. Fertil Steril 1954; 5: 382-384.