Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Обзор литературы 10
1.1 Биоритмологическая организация физиологических функций 10
1.2 Эпифиз как нейроэндокринный орган 13
1.3 Эпифизарная регуляция репродуктивной функции 18
1.4 Структурно-временная организация сперматогенной и эндокринной тканей семенника 23
1.4.1 Пространственно-временная организация сперматогенной ткани 23
1.4.2 Морфофункциональные особенности эндокринной ткани семенника 27
1.4.3 Гормональная регуляция сперматогенеза и продукции тестостерона клетками Лейдига 34
ГЛАВА 2 Материал и методы 40
ГЛАВА 3 Результаты собственных исследований 55
3.1 Суточная динамика толщины сперматогенного слоя семенных канальцев с различными стадиями сперматогенного цикла 55
3.1.1 Зависимость толщины сперматогенного слоя семенных канальцев от стадии сперматогенного цикла 55
3.1.2 Суточная динамика толщины сперматогенного слоя у интактных животных 59
3.2. Временная динамика ядерно-цитоплазматического отношения клеток Лейдига семенника 65
3.2.1 Ядерно-цитоплазматическое отношение эндокриноцитов семенника и сперматогенный цикл 65
3.2.2 Суточная динамика ядерно-цитоплазматического отношения клеток Лейдига у интактных животных 66
3.2.3 Динамика ядерно-цитоплазматического отношения эндокриноцитов у этшфизэктомированных животных 77
3.3 Суточная динамика количества активных и неактивных эндокриноцитов семенника 86
3.3.1 Количество активных и неактивных клеток Лейдига и сперматогенный цикл 86
3.3.2 Суточная динамика количества активных и неактивных клеток Лейдига у интактных животных 8 8
ГЛАВА 4 Обсуждение результатов 97
Выводы 114
Список литературы 116
Приложения 137
- Пространственно-временная организация сперматогенной ткани
- Гормональная регуляция сперматогенеза и продукции тестостерона клетками Лейдига
- Зависимость толщины сперматогенного слоя семенных канальцев от стадии сперматогенного цикла
- Суточная динамика ядерно-цитоплазматического отношения клеток Лейдига у интактных животных
Введение к работе
Актуальность работы. Биологические ритмы, как периодические воспроизведения характера и интенсивности биологических процессов, лежат в основе временной организации живых существ. Признание их исключительной роли в процессах жизнедеятельности выражается в определении биологических объектов как колебательных систем (Путилов А.А., 1987). Ритмичность является важнейшим свойством живого, которое обеспечивает его адаптируемость и, в конечном итоге, выживание в изменяющихся условиях внешней среды. Проблемы, решаемые биоритмологией, важны для познания жизни как особой формы существования материи. Среди описанных к настоящему времени биологических ритмов особое место занимает суточный или циркадиэнный ритм осуществления физиологических функций. Циркадианная ритмичность является важнейшим условием адаптации всего организма к периодической смене дня и ночи (Берне Д.Т., Мошкин МЛ., 1998).
Функцию синхронизатора циркадианных ритмов физиологических функций в организме выполняет эпифиз (В.И. Арав и др., 2001; S, Schuhler et.al., 2002; Berker М, 2004). Как нейроэндокринное образование эпифиз воспринимает информацию об изменении освещенности внешней среды, реагируя на него изменением морфологических показателей пинеалоцитов и функциональной активности (Чазов Е.И., Исаченков В.А., 1974).
В существовании биологического вида как эволюционирующей группы живых организмов первостепенная роль принадлежит репродуктивной функции, включающей сперматогенез и половое поведение. Нормальное осуществление репродуктивной функции определяет как здоровье организма, так и возможность существования последующих поколений (Никитин А.И., 1998).
В проблеме репродукции живых организмов наиболее интересными для биологической науки являются вопросы многоуровневой регуляции размножения, в осуществлении которой важная роль принадлежит эпифизу (Kinson G.A., 1976; Reiter R.J., 1998). К настоящему времени установлено угнетающее влияние эпифиза на репродуктивную функцию (Хелимский А.М., 1969; Антонов А.С. и др., 1977, Грищенко В.И., 1979; Reiter R.J., 1998), а также эпифизарная регуляция сезонных изменений репродукции (Шорт Р.В., 1987). В то же время непосредственное участие эпифиза в регуляции циркадианного ритма репродуктивной активности остаётся недостаточно изученным.
В системе «гипоталамус - гипофиз - гонады» все звенья тесно взаимосвязаны механизмами положительных и отрицательных обратных связей. Так, стероидогенез в семенниках зависит от продукции рилизинг-гормонов (ГТРФ) гипоталамусом и гонадотропинов гипофизом (ФСГ и ЛГ), в то же время уровень тестостерона в крови регулирует секрецию указанных биологически активных веществ. Выработка и выделение рили-зинг-гормонов, гонадотропинов, а также тестостерона, продуцируемого эндокриноцитами (клетками Лейдига) семенников, характеризуется суточной ритмичностью, которая формируется под влиянием эпифиза (Shirama К., 1982; M.N. Hastings et al., 1985; Е.Р. Stanisiewski et al., 1988; К. Zwirska-Korczala et al., 1991; A.E. Esquifmo et al., 1997; M. Garsia-Bonacho et al., 2000). О существовании эпифизарной регуляции циркадианной ритмичности сперматогенеза свидетельствуют результаты исследования Железняк Е.В. (2003).
Суточный ритм секреции тестостерона, а также циркадианная ритмичность течения регулируемого им сперматогенеза, позволяют предположить существование суточного ритма активности эндокринной ткани семенника, регуляция которого, вероятнее всего, также осуществляется эпифизом. Попытка изучения циркадианного ритма суточной динамики активности клеток Лейдига предпринята Индиряковой О.А. (1999), Однако, автор провёл наблюдение только в течение одного периода суток, что не позволило ему обосновать вывод о существовании циркадианного ритма активности эндокринной ткани семенника.
Одним из проявлений течения сперматогенеза является спермато-генный никл, состоящий у белых крыс из 14 стадий (Leblond СР., Clermont Y., 1952). К настоящему времени показано, что стадии сперматогенного цикла являются отражением течения периодов сперматогенеза, а не формой его организации (Железняк ЕВ., 2003). В связи с этим немногочисленные сведения о связи между активностью перитубулярной эндокринной ткани и стадией сперматогенного цикла, протекающей в канальце семенника (Астраханцев А.Ф. 1996; Bergh А., 1982, 1983, 1985) представляются нам весьма дискуссионными.
Поэтому, вопрос существования циркадианного ритма активности эндокринной ткани семенника, а также участия эпифиза в его регуляции до настоящего времени остаётся нерешённым, представляя собой актуальную тему специального исследования. По-прежнему не утратила научный интерес также проблема эндокринной регуляции сперматогенного цикла.
Цель и задачи исследования. Целью работы явилось установление роли эпифиза в суточной динамике функциональной активности эндокринной ткани семенника, а также выяснение возможной взаимосвязи активности перитубулярных эндокриноцитов с регуляцией сперматогенного цикла.
Достижение указанной цели основывалось на решении следующих задач: исследовать суточную динамику количества активных и неактивных эндокриноцитов (клеток Лейдига) семенника, а также динамику их ядерно-цитоплазматического отношения у интактных животных; изучить суточную динамику активности эндокринной ткани семенника у эпифизэктомированных животных; выяснить возможность существования связи между стадией сперма-тогенного цикла и активностью перитубулярной эндокринной ткани семенника у интактных и эпифизэктомированных животных; изучить суточную динамику величины сперматогенного слоя семенных канальцев различных стадий сперматогенного цикла, а также установить возможную взаимосвязь между толщиной слоя сперматогенного эпителия и стадией сперматогенного цикла.
Научная новизна. Впервые установлено существование циркадианного ритма морфологических изменений клеток Лейдига, лежащих в основе суточного ритма эндокринной функции семенника, при стабильности соотношения количества активных и неактивных эндокриноцитов семенника в течение суток. Показано, что циркадианный ритм эндокринной функции семенника регулируется эпифизом и исчезает после эпифизэктомии.
Результаты исследования свидетельствуют об отсутствии связи между активностью перитубулярных эндокриноцитов семенника и стадиями сперматогенного цикла и указывают на отсутствие регуляции последнего тестостероном.
Научно-практическая значимость работы.
Результаты работы дополняют и углубляют представления о биологических ритмах функционирования эндокринной ткани семенника, а также о механизмах эпифизарной регуляции стероидогенеза, осуществляемого клетками Лейдига. Выявленная исследованием положительная коррелятивная связь между морфологическими и физиологическими показателями суточной динамики активности клеток Лейдига, а также другие получен-ные данные обосновывают перспективу изучения действия гормонов и биологически активных веществ эпифиза на эндокринную ткань семенников с последующим применением результатов в практической медицине с целью профилактики и лечения нарушений гормонопоэтической функции семенников.
Основные положения, выносимые на защиту:
Активность эндокринной ткани семенников характеризуется суточной ритмичностью, что обосновывается выявленным циркадианным ритмом суточной динамики ядерно-цитоплазматического отношения активных клеток Лейдига.
Регуляция циркадианного ритма суточной динамики активности эндокринной ткани семенника осуществляется эпифизом.
Суточная динамика морфологических изменений клеток Лейдига коррелирует с циркадианной ритмичностью секреции тестостерона.
Активность эндокриноцитов семенника не связана со стадиями сперматогенного цикла семенного канальца.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследования представлены на 7-ой Путинской школе-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века» (Пущино, 2003), ХШ научно - практической конференции молодых ученых Ульяновского государственного университета (Ульяновск, 2003), Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и студентов по медицине (Тула, 2003), V Международной конференции «Математическое моделирование физических, экономических, технических, социальных систем и процессов» (Ульяновск, 2003), Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы ветеринарной медицины» (Ульяновск, 2003), Всероссийской научной конференции «Реактивность и пластичность гистологических структур в нормальных, экспериментальных и патологических условиях» (Оренбург, 2003), Региональной научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные проблемы современного здравоохранения и экологии» (Ульяновск, 2003), XIX съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Екатеринбург, 2004), V Общероссийском съезде анатомов, гистологов и эмбриологов с международным участием (Казань, 2004).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 136 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственного исследования и их обсуждения, выводов, списка литературы, приложений. Список литературы содержит 239 работ, из них 95 отечественных и 144 иностранных. Работа проиллюстрирована 40 рисунками (фотографии, графики, диаграммы) и 16 таблицами.
Пространственно-временная организация сперматогенной ткани
Сперматогенез, представляя собой совокупность последовательных взаимосвязанных процессов преобразования сперматогенных клеток, характеризуется пространственно-временной упорядоченностью. Сперматогенез начинается митотическим делением стволовых клеток - сперматого-ний, происходящим у базальной мембраны семенного канальца, и последующим процессом их дифференцировки. По мере вступления синхронно развивающегося клона спер мато гоний в стадию сперматоцитов клетки перемещаются из аблюминальной в адлюминальную часть сперматогенного слоя, продвигаясь по направлению просвета канальца. Данные процессы предшествуют мейотическому делению сперматоцитов, в результате которого возникают объединенные в синцитий гаплоидные сперматиды. Последние в процессе индивидуализации отделяются друг от друга, теряют большую часть своей цитоплазмы и становятся «самыми автономными клетками многоклеточных - сперматозоидами» (Рузен-Ранге Э., 1980). Процесс сперматогенеза включает 3 основных этапа: 1) сперматоцитогенез, в ходе которого наблюдается митотическое деление сперматогонии и их последующая дифференцировка в сперматоциты; 2) мейоз, являющийся ключевым событием в процессе сперматогенеза и приводящий к образованию гаплоидных сперматид; 3) спермиогенез, представляющий собой серию последовательных превращений сперматиды в специализированный сперматозоид (Рузен-Ранге Э, 1980). Число митотических делений сперматогонии видоспецифично и варьирует в пределах от 2 до 14 (Рузен-Ранге Э., 1980). По мнению ряда авторов (Huckins С, Oakberg E.F., 1978; S. Meachem et al., 2001) в целостной совокупности сперматогонии семенного канальца можно выделить 3 основные части: обновляющиеся камбиальные клетки - сперматогонии типа А-стволовые (Ао); недифференцированные клетки, представляющие совокупность сперматогонии типа А-спаренные и А-групповые, соединенных системой цитоплазматических мостиков, а также комплекс дифференцирующихся сперматогенных клеток в составе сперматогонии типа Ai—А4 , сперматогонии промежуточного типа и типа В. В результате митотическо-го деления сперматогонии типа В возникает следующая генерация сперматогенных клеток - сперматоциты I порядка, вступающие в мейоз с образованием сперматид.
В сложном поэтапном развитии сперматид выделяют 4 фазы; фазу Гольджи, фазу шапочки, акросомную фазу и фазу созревания. Указанные фазы характеризуют последовательность формирования акросомной гранулы сперматиды, морфология которой легко идентифицируется после окраски препаратов реактивом Шиффа. В связи с этим P. Leblond и Y. Clermont (1952) предложили использовать особенности акросомной системы сперматид для обозначения последовательных этапов спермиогенеза. Спермиогенез белых крыс включает 19 этапов, которые принято обозначать арабскими цифрами (Райцина С.С, 1985; Hess R.A., 1990). В спермио-генезе мышей выделяют 18 этапов преобразования сперматиды в сперматозоид (Сурикова К.К., 1975), у морской свинки - 15 этапов (Leblond Р., Clermont Y., 1952), у обезьян макак-резусов - 14 этапов спермиогенеза (Clermont Y., Leblond P., 1959). Выявление этапов спермиогенеза человека затруднено в связи с нестойкостью акросомной системы сперматиды (Clermont Y., 1963; Heller C.G., Clermont Y., 1964).
Таким образом, сперматогенез представляет собой серию последовательных преобразований от сперматогоний до сперматозоидов, происходящих в канальцах семенника. Этим обусловлено присутствие на поперечном срезе семенного канальца нескольких генераций сперматогенных клеток. Сочетания сперматогенных клеток на срезах семенных канальцев характеризуются у многих млекопитающих постоянством состава и последовательной сменой друг друга на одном и том же участке канальца. Данная особенность формирования сперматогенной ткани семенных канальцев позволила сформировать представление о сперм ато генном цикле, включающем видоспецифичное число стадий. У белых крыс выделено 14 стадий сперматогенного цикла, который продолжается 12 суток (Leblond P., Clermont Y., 1952). У человека идентифицированы 6 нечетко разделённых из-за нестойкости акрососомной системы сперматид стадий. Кроме этого на достаточно большом количестве срезов семенных канальцев человека отмечаются неполные либо нетипичные сочетания сперматогенных клеток.
С учётом изложенного можно констатировать, что в основе циклического течения сперматогенеза лежит последовательность развития половых клеток, определяющая их группировку по длине семенного канальца соответственно стадиям сперматогенного цикла.
Течению сперматогенного цикла соответствуют циклические преобразования морфофункциональных показателей клеток Сертоли, отмечаемые Райциной С.С. (1966) и Прасоловым А.И. (1977). В частности, по мере осуществления сперматогенного цикла грушевидное ядро сустентоцитов перемещается от базальной мембраны в сторону просвета семенного канальца, постепенно обретая овальную форму, В ходе сперматогенного цикла имеют место изменения ДНП в ядрах сустентоцитов: степень диссоциации ДНП и денатурации ДНК постепенно увеличивается на VI-VIII стадиях сперматогенного цикла мышей, достигает максимума на IX стадии, возвращаясь затем к исходному уровню (Кондратенко В.Г., Стаканов В.А., 1975).
Многочисленные исследования демонстрируют отсутствие регулятор-ных влияний на сперматогенный цикл со стороны эндогенных и экзогенных факторов (гипофизэктомия, тимэктомия, введение тестостерона, ФСГ, ЛГ, повышение температуры и др.) (Шилкина Л.А., 1978; Райцина С.С, 1985; Ortavant R., 1959; Harvey S.C., Clermont Y., 1962; Desclin J., Ortavant R., 1963).
Сперматогенная ткань канальцев морфо функционально взаимосвязана с окружающей эндокринной тканью семенника. В связи с этим особый интерес вызывает вопрос о взаимоотношениях активности эндокриноцитов и течения сперматогенного цикла. Согласно данным литературы к настоящему времени не оформилось единое мнение относительно существования связи между стадией сперматогенного цикла и морфологическими особенностями расположенных вокруг канальца эндокриноцитов (Астраханцев А.Ф. 1996; Шевлюк Н.Н. и др., 2002; Bergh А., 1982, 1983, 1985; Fouquet J.P., 1987; R. Paniagua et al., 1988).
Гормональная регуляция сперматогенеза и продукции тестостерона клетками Лейдига
Гипоталамо-гипофизарно-гонадная ось представляет собой иерархическую систему, компоненты которой находятся в состоянии взаимной регуляции посредством секретируемых гормонов (McLachlan R.I., 2000). Выделяют 3 функциональных уровня гормональной регуляции системы гипоталамус-гипофиз-гонады: длинная петля, короткая петля и ультракороткая петля. Наиболее подробно изучена длинная петля обратной связи, в которой гормоны, секретируемые гонадами, оказывают регуляторное воздействие на уровне гипоталамо-гипофизарной системы. Короткая петля обратной связи определяется действием гипофизарных гормонов, направленным на регуляцию своей собственной секреции. Ультракороткая пегля обратной связи включает в себя действие гипоталамических гормонов на собственную секрецию в пределах гипоталамуса (Карш Ф.Д., 1987).
Расположенный в основании промежуточного мозга гипоталамус образует с гипофизом функционально взаимосвязанный комплекс. Мелкоклеточные эндокринные нейроны гипоталамуса синтезируют гонадолибе-рины, которые выделяются из нервных терминалей в срединном возвышении и диффундируют в капилляры, впадающие в воротную вену гипофиза. Гормон, индуцирующий секрецию ФСГ, ЛГ и пролактина, определен как гонадотропин-рилизинг фактор (ГТРФ). Гипоталамический гормон, тормозящий продукцию гипофизарных гонадотропных гормонов, к настоящему времени не идентифицирован. Существует мнение что, ведущим продуцентом гонадол и беринов является аркуатное ядро гипоталамуса (Бабичев В.Н., 1981). При повреждении аркуатного ядра у неполовозрелых крыс наблюдается изменение содержания нейромедиаторов в гипоталамусе, что влечет за собой нарушение функций передней доли гипофиза. При достижении такими животными половой зрелости у них отмечается нарушение репродуктивной функции (Dawson R.Jr., 1986).
Исходно полагалось, что для каждого гонадотропного гормона передней доли гипофиза существует отдельный гипоталамический фактор. Сейчас утвердилось представление о регуляции секреции ФСГ и ЛГ гипофизом посредством единого гонадолиберина (Карш Ф.Д., 1987). Структура гонадолиберина у различных видов млекопитающих идентична. Эволюционные преобразования ГТРФ связаны с изменениями участков молекулы, которые участвуют в образовании связей с рецепторами (Sherwood N.M., 1986).
Кроме стимуляции секреции гипофизарных гонадотропинов посредством ГТРФ отмечается возможность непосредственного влияния гонадолиберина на эндокриноциты семенника, доказательством чего является существование на мембранах клеток Лейдига рецепторов к ГТРФ (Hsuch A.J.H., Schaffer J.M., 1985).
Секреция ФСГ и ЛГ осуществляется гонадотрофами, а секреция про-лактина - лактотрофами передней доли гипофиза. ФСГ и ЛГ представляют собой гликопротеины, состоящие из 2-х пептидных цепей: а- и Р субъединиц. При этом сс-цепи ФСГ и ЛГ практически идентичны, а различия р-цепей определяют биологическую специфичность эффектов ФСГ и ЛГ.
Рецепторы ФСГ расположены на мембранах клеток Сертоли и сперматогоний (Meachem S., 2001). Чувствительность клеток Сертоли к действию ФСГ коррелирует со стадией сперматогенного цикла. Наибольшее связывание гормона клетками Сертоли отмечается на ХШ-І стадиях (мейоз сперматоцитов, образование сперматид), и ІЇ-IV стадиях (митотическое деление сперматогоний промежуточного типа) сперматогенного цикла. На VTI-VIII стадиях отмечается снижение связывания ФСГ клетками Сертоли (М. Parvinen et al., 1983). На поверхности клеток Сертоли обнаружены также рецепторы к тестостерону (Means А.В., 1977). Очевидно, ФСГ обеспечивает реактивность клеток Сертоли по отношению к андрогенам, стимулируя образование клетками Сертоли андроген-связывающего белка, транспортирующего тестостерон и д и гидротестостерон (Дендеберов Д.С., 2000). Наряду с этим, как утверждает Griswold M.D. (1998), ФСГ способствует увеличению числа клеток Сертоли. В свою очередь клетки Сертоли продуцируют ингибин, который по принципу обратной связи регулирует секрецию ФСГ (Y.H. Tsai, 1977). ФГС осуществляет регуляцию сперматогенеза на уровне сперматогоний типа А, В и прелептотенных сперматоци-тов (R. McLachlan et al., 1996), а также проявляет, как и тестостерон, анти-апоптозное действие по отношению к половым клеткам (A. Matsumoto et al., 1986). В клетках Лейдига отсутствуют рецепторы к ФСГ, однако ФСГ модулирует функцию эндокриноцитов семенника на уровне паракринной регуляции опосредовано через клетки Сертоли (S. Kliesch et al., 1996).
Рецепторы ЛГ обнаружены на поверхности клеток Лейдига семенника и опосредуют влияние ЛГ на гормонпоэтическую функцию эндокриноцитов. Отсутствие ЛГ у половозрелых крыс, вызванное длительным введением тестостерона и эстрадиола, приводит к морфофункциональной перестройке эндокринной ткани. Наблюдается уменьшение объема ядер клеток Лейдига на 65%, объема цитоплазмы - на 35%. При этом число клеток Лейдига остаётся неизменным (D.S. Кеепеу et al., 1988). На поверхности мембран клеток Лейдига кроме ЛГ-рецепторов обнаружены специфические пролактин-рецепторы (Т.К. Вега et al., 1994). Повышение уровня про-лактина приводит к увеличению количества рецепторов ЛГ на поверхности клеток Лейдига. Кроме этого пролактин стимулирует накопление эстери-фицированного холестерола - исходного материала в стероидогенезе (Тер-Аванесов Г.В. и др., 1997).
Вследствие связывания ЛГ с мембранными рецепторами клеток Лейдига активируется аденилатциклаза, повышается уровень ц-АМФ, ускоряется метаболизм холестерина. Установлено, что основное стимулирующее влияние оказывает на трёх этапах процесса стероидогенеза; продукцию тестостерона, транспорт холестерина к митохондриям и образование пре-гненолона (Hall P.F., 1983). По мнению В. Bilinska et al. (1989) воздействие ЛГ стимулирует доступ холестерина к внутренней мембране митохондрий.
Клетки Лейдига достаточно быстро реагируют на повышение уровня ЛГ: максимальные уровни тестостерона отмечаются уже спустя 1-2 часа после повышения концентрации ЛГ в крови (Кретсер Д.М., 1987). По мнению Goji К. и Tanikaze S. (1993) временной промежуток между секрецией ЛГ и ответным выбросом тестостерона составляет 40 минут. Период циркуляции ЛГ в крови ограничен. Так, у хорьков период распада ЛГ составляет 25 минут (Donovan T.V., Glendhill В., 1984).
Зависимость толщины сперматогенного слоя семенных канальцев от стадии сперматогенного цикла
Репродуктивная функция организма включает сперматогенез и половое поведение. Процесс сперматогенеза, представляя собой последовательность событий в развитии половых клеток, отличается консервативностью и определённой временной продолжительностью. У белых крыс сперматогенез продолжается 48 дней (Leblond СР., Clermont Y., 1952). Пространственная организация сперматогенеза обуславливает присутствие на каждом участке извитого канальца семенника сперматогенных клеток, находящихся на различных этапах сперматогенеза. Таким образом, на любом участке семенного канальца протекают несколько процессов сперматогенеза, течение которых обеспечивает закономерную смену по ходу извитого канальца относительно устойчивых специфичных клеточных сочетаний. Последние были идентифицированы Leblond СР. и Clermont Y. (1952) как стадии сперматогенного цикла. Количество стадий видоспеци-фично: у белых крыс определено 14 стадий сперматогенного цикла.
Поскольку каждая стадия сперматогенного цикла характеризуется определённым сочетанием клеточных типов, отличающихся друг от друга размерами, то исходно можно было предположить существование корреляции между толщиной сперматогенного слоя и стадией сперматогенного цикла. Это предположение подтвердилось полученными нами данными, показывающими зависимость толщины сперматогенного слоя семенного канальца от стадии сперматогенного цикла. В частности, обнаружены достоверные различия толщины сперматогенного слоя в канальцах на I, IV,. VIII и IX стадиях сперматогенного цикла, что является следствием последовательного изменения клеточного состава и размеров сперматогенных клеток, образующих характерные для стадий сочетания. Увеличение толщины сперматогенного пласта от I до IX стадии объясняется постепенным увеличением размеров пахитенных сперматоцитов и изменением формы круглых сперматид. Наряду с этим в канальцах, находящихся на I-IX стадиях сперматогенного цикла, периодически возникают новые клеточные генерации, обусловленные митотическим делением предшествующих популяций сперматогенных клеток. Так, в аблюминальном слое канальцев IV стадии в отличие от канальцев I стадии появляются сперматогонии типа В, в канальцах VIII стадии, в отличие от канальцев IV стадии, - прелептотен-ные сперматоциты. На IX стадии не происходит образование новых генераций сперматогенных клеток, однако лептотенные сперматоциты перемещающиеся из аблюминального в адлюминальный слой семенного канальца, обуславливают утолщение сперматогенного пласта.
Снижение толщины сперматогенного слоя в канальцах XIV стадии связано с отсутствием на срезе канальца круглых сперматид. Несмотря на различие цитологического профиля канальцев I и XIV стадий, толщина сперматогенного слоя на этих стадиях достоверно не различалась. Объяснением этому может рассматриваться то обстоятельство, что сперматоген-ный слой канальцев I стадии содержит сперматиды, которые образуются в результате редукционного и эквационного делений сперматоцитов, происходящих на XIV стадии. Количество сперматид в 2 раза превосходит число сперматоцитов, в то же время величина сперматоцита в 2 раза превышает размер сперматиды. В связи с этим, смена клеточного состава в канальце I стадии не приводит к изменению толщины сперматогенного слоя по сравнению с канальцами XTV стадии.
У эпифизэктомированных животных сохранилась взаимосвязь между толщиной сперматогенного слоя и стадией сперматогенного цикла. Тенденция изменения толщины сперматогенного пласта по мере смены стадий (от I до XIV) осталась неизменной. Данные обстоятельства свидетельствуют о том, что эпифизэктомия не оказывает влияния на протекание процесса сперматогенеза, отражением которого служит смена стадий сперматогенного цикла. Полученные результаты соответствуют данным Grandi D. (1983), согласно которым в семенных канальцах белых крыс на 21 день после эпифизэктомии течение сперматогенеза проходило без нарушений, что проявлялось в сохранении на срезах канальцев всех типов клеток сперма-тогенного эпителия.
Особо следует отметить тот факт, что после эпифизэктомии достоверно уменьшилась толщина сперматогенного слоя канальцев, находящихся на VIII и IX стадиях сперматогенного цикла. Возможно, что уменьшение толщины сперматогенного пласта связано с усилением апоптоза клеток сперматогенного слоя. Известно, что апоптоз генеративных клеток возникает под действием таких повреждающих факторов как повышенная температура (Y. Lue et al., 2003), вазэктомия (К. Shen et al., 1998), воздействие этанола (Q. Zhu et al., 2000), кокаина (H. Li et al., 1999) и т.д. В доступной литературе отсутствуют данные о влиянии эпифизэктомии на апоптоз сперматогенных клеток. Однако, как известно, с возрастом угнетающее действие эпифиза на репродуктивную функцию в целом и на сперматогенез в частности ослабевает. В то же время в литературе приводятся данные, согласно которым количество сперматогенных клеток, подвергающихся апоптозу, повышается с увеличением возраста. Так у 2-х летних сирийских хомячков отмечается достоверное увеличение индекса апоптоза сперматогоний и сперматоцитов по сравнению с 6-ти месячными особями (Е. Morales et al., 2003). Поэтому не исключено, что устранение эпифизарного воздействия в наших опытах обусловило усиление апоптоза сперматогенных клеток..
Рядом исследователей установлено, что апоптозу подвержены в большей степени сперматогоний типа A (Q. Zhu et al., 2000), пахитенные сперматоциты и ранние круглые сперматиды (К. Henriksen et al., 1998; К. Shinoda et al., 2000)..К. Jahnukainen et al. (2004) отмечают, что наиболее часто встречается апоптоз сперматогоний канальцев IX-I стадий и сперматоцитов канальцев VII-VIII стадий сперматогенного цикла. Исходя из этого логично предположить, что отмечаемое у эпифизэктомированных животных достоверное уменьшение толщины сперматогенного слоя в канальцах, находящихся на VIII и IX стадиях связано с усилением процесса апоптоза среди сперматогоний IX стадии и сперматоцитов VIII стадии сперматогенного цикла.
Суточная динамика ядерно-цитоплазматического отношения клеток Лейдига у интактных животных
Наряду с циркадианным ритмом выявлен также ультрадианный ритм ядерно-цитоплазматического отношения активных клеток Лейдига с периодом около 9 ч. Существование ультрадианных ритмов обуславливается цикличностью метаболических реакций в ткани (Сельков Е.Е., 1972; Бродский В.Я., 1997).
Кроме этого обнаружена циркадианная ритмичность суточной динамики ЯЦО активных клеток Лейдига перитубулярной зоны семенных канальцев IV и XIV стадий сперматогенного цикла, подтверждённая результатами одновременного использования трёх ритмоопределяющих методик. В то же время суточная динамика ЯЦО активных эндокриноцитов перитубулярной зоны канальцев I, VIII и IX стадий циркадианную ритмичность не обнаруживала. Как отмечалось ранее, течение стадий сперматогенного цикла, в пределах которых осуществляются законченные процессы сперматогенеза, характеризуется суточной ритмичностью (Железняк Е.В., 2003). Циркадианный ритм ЯЦО активных клеток Лейдига перитубулярной зоны канальцев на стадиях, характеризующихся суточным ритмом течения (IV и XIV стадии) и его отсутствие на стадиях, течение которых не отличается циркадианной ритмичностью (I, VIII и IX стадии) указывают на то, что тестостерон, регулируя течение процессов сперматогенеза, не влияет на сперматогенный цикл.
В эндокринной ткани семенника кроме активных клеток содержатся также неактивные эндокриноциты. Низкая функциональная активность неактивных клеток подтвердилась более высоким значением их ядерно-цитоплазматического отношения, что согласуется с данными Шевлюка Н.Н. (1998). В нашем эксперименте установлено, что суточная динамика ядерно-цитоплазматического отношения неактивных эндокриноцитов семенника не характеризуется циркадианной ритмичностью. Одновременное использование нескольких методик выявления ритмов исключает возможность субъективной оценки характера суточной динамики ядерно-цитоплазматического отношения неактивных клеток Лейдига. Отсутствие циркадианной ритмичности ядерно-цитоплазматического отношения неактивных эндокриноцитов позволяет предполагать, что данная часть эндокринной ткани семенника, не характеризующаяся активным гормонопоэзом, не оказывает существенного влияния на формирование суточного ритма секреции тестостерона.
Популяция неактивных клеток Лейдига является гетерогенной. Так, среди неактивных клеток Лейдига семенника можно выделить малодиффе-ренцированные (незрелые, камбиальные), инволюционирующие (стареющие), а также временно прекратившие свою активность эндокриноциты (Хмельницкий О.К., Ступина Л.С., 1989; Шевлюк НЛ., 1999; Sniffen R.C., 1952). Последняя часть неактивных клеток Лейдига может служить своеобразным резервом для пополнения количества активных эндокриноцитов, а некоторые активные клетки Лейдига способны переходить в неактивное состояние (Шевлюк Н.Н., 2003). Таким образом, популяция неактивных эндокриноцитов семенника состоит из клеток, либо не приступивших к стероидогенезу (малодифференцированные и временно неактивные клетки), либо клеток закончивших гормонпродуцирующую деятельность (временно неактивные, деструктивно измененные и стареющие эндокриноциты).
Предполагалось, что циркадианный ритм эндокринной активности семенников проявляется не только ритмичностью изменения ядерно-цитоплазматического отношения активных клеток Лейдига, но, возможно, и изменением их количества в течение суток. Данное предположение основывалось на описываемой выше возможности существования взаимного перехода между популяциями активных и неактивных эндокриноцитов (Шевлюк Н.Н., 2003). Кроме этого, как утверждают Yi J. и Tang Х.М. (1995), эндокриноциты семенника могут подвергаться автофагии, которая заключается в удалении некоторых органелл, участвующих в стероидоге-незе. Описывая такой механизм регуляции стероидогенной активности клеток Лейдига, авторы предполагают возможность снижения активности части эндокриноцитов. Стабильность общего количества эндокриноцитов обеспечивается крайне низкой митотической активностью популяции клеток Лейдига, которая по данным различных авторов составляет от 1% до 2.3% (Астраханцев А.Ф., 1996; Шевлюк Н.Н.,. 2003; Fouquet J.P., Капп MX., 1987). Низкая пролиферативная способность клеток Лейдига позволяет исключить возможность новообразований среди популяций активных и неактивных эндокриноцитов за срок эксперимента. Однако, нами обнаружено, что количество активных и неактивных клеток Лейдига остается неизменным как в ночной, так и в дневной периоды суток. Следовательно, популяции активных и неактивных эндокриноцитов характеризуются постоянным количественным составом в течение суток как в связи с низким уровнем пролиферативной активности клеток Лейдига, так и с отсутствием взаимного перехода между клетками популяций активных и неактивных эндокриноцитов.
Изложенные выше результаты нашего исследования и приведённые литературные данные позволяют заключить, что суточная динамика активности эндокринной ткани семенника проявляется в существовании циркадианного ритма динамики ядерно-цитоллазматического отношения активных клеток Лейдига, который в свою очередь обеспечивает суточный ритм секреции тестостерона. В процессе изменения активности эндокринной ткани существенная роль отводится ЛГ гипофиза. Расположенные на мембране клеток Лейдига рецепторы к ЛГ обуславливают эффекты ЛГ на продукцию тестостерона, среди которых можно выделить активацию аденилатциклазы, повышение уровня ц-АМФ, образование ггоегненолона, ускорение метаболизма холестерина, и, как следствие, этого продукцию тестостерона (Hall P.F., 1983; В. Bilinska et al, 1989; Т.К. Вега et al, 1994). D.S. Keeney et al. (1988), конкретизируя известный факт воздействия ЛГ на клетки Лейдига, отмечают уменьшение размеров ядра и цитоплазмы клеток Лейдига в условиях отсутствия ЛГ. Обращает внимание то, что количество клеток Лейдига остаётся при этом неизменным.
В ходе исследования не выявлены изменения количества активных и неактивных клеток Лейдига, а также значений их ядерно-цитоплазматического отношения после эпифизэктомии. Это относится как к клеткам Лейдига, локализованным вокруг семенных канальцев I, IV, VIII, IX и XIV стадий сперматогенного цикла, так и к общей популяции эндок-риноцитов семенника. Вместе с тем результаты нашего исследования указывают на исчезновение после эпифизэктомии суточного ритма динамики ядерно-цитоплазматического отношения активных клеток Лейдига, обнаруженного у интактных животных. Отсутствие циркадианного ритма у эпифизэктомированных животных подтверждено нами посредством использования трёх специальных методик выявления биологических ритмов в живых системах (анализ сглаженной кривой, полученной методом наименьших квадратов, анализ значений исследуемого показателя в ночной и дневной период суток, спектральный анализ) и свидетельствует о существовании эпифизарной регуляции циркадианного ритма активности эндокринной ткани семенника.
