Содержание к диссертации
Введение
Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 .Влияние экспериментальной ишемии на семенникиживотных 10
1.2.Состояние сперматогенеза у животных после действия повреждающих факторов, сопряженных с местными расстройствами кровообращения семенников 24
І.З. Структурная организация гематотестикулярного барьера и изменения в нем в экспериментальных условиях 34
Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 42
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Гистологическое строение семенников в норме и его изменения в условиях ишемии 53
3.2.Особенности структурных сдвигов в семенниках после временной ишемии различной продолжительности 69
3.2.1.Состояние клеток сперматогенного эпителия через 24 часа после временной ишемии органа 69
3.2.2.Сперматогенез через 7 сут после временнойишемии семенника 83
3.2.3.Особенности изменений в клетках сперматогенного эпителия спустя 30 сут после временной ишемии органа 96
3.2.4.Патологические изменения в семенниках крыс через 90 сут после временной ишемии III
3,3.Чувствительность клеток сперматогенного эпителия и клеток Лейдига к действию временнойишемии. Характеристика восстановительных процессов в семенниках крыс 125
3,4.Электронно-микроскопическое исследование компонентов гематотестикулярного барьера крыс в норме и в условиях ишемии 137
3.5.I.Ультраструктура собственной оболочки семенных канальцев, клеток Сертоли в норме и в
условиях ишемии 137
З.5.2.Особенности изменений ультраструктуры семенников крыс спустя 30 сут после времен
ной ишемии 159
Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ 179
ВЫВОДЫ 197
УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ 200
- .Влияние экспериментальной ишемии на семенникиживотных
- МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
- Гистологическое строение семенников в норме и его изменения в условиях ишемии
- ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
Введение к работе
Актуальность проблемы. В последние годы значительно возросло число работ, посвященных изучению сперматогенеза у человека и животных (Каган С.А. и соавт., 1978; Данилова .В., 1978, 1982; Курносов А.В., 1979; Мельман Е.П. и соавт., 1979; Габаева Н.С., 1982; Волкова О.В. и соавт., 1981, 1982; Райцина С.С., 1982, 1983; Schulze С> , I975;Huckina С, 1978; Fawcett D.W. , 1979;Roosen-Runge Б. , 1980 и др.). Эти исследования были стимулированы необходимостью регуляции фертильно с та в связи с неуклонным ростом населения и проблемой его обеспечения продуктами сельского хозяйства.
Для разработки подходов к решению вопросов контроля плодовитости человека и животных важное значение имеет углубление знаний о процессе дифференцировки половых клеток в ходе сперматогенеза, влиянии различных агентов на его осуществление и выяснение механизмов регуляции. Накопление данных в этой области способствует решению задач, стоящих перед практической медициной по профилактике и лечению различных заболеваний яичка, ведущих к снижению фертильносте и бесплодию.
Результаты проведенных работ показали, что мужские половые клетки разных стадий развития чувствительны к действию повреждающих агентов физической, химической и инфекционной природы (Шабалина Л.П., 1971; Шилкина Л.А., 1978; Дедов В.И., 1980;
Цурашев А.Н., 1982; Райцина С.С., 1982; steinberger в., 1970| Fainboim Ь. et al. , 1976; Allan D.J. , 1980).
Среди факторов, оказывающих пагубное влияние на клетки сперматогенного эпителия, одно из первых мест принадлежит нарушению кровообращения в семеннике (Любомудров Л.П., 1930; Езда-нян Б.А., 1954; Деринг Б.Е., 1962; Чичинадзе Н.К., 1964; Грицу-ляк Б.В., 1969; Harrison E.G., 1956; Tjioe D.Y.,Steinberger Е., 1970; Kaya М.,Harrison E.G. , 1975; Pachman A., 1978; Harrison E.G. et al. , 1981; Xewis-Jones D.I. et al., 1982). В большинстве перечисленных работ по исследованию влияния ишемии на семенники было показано, что выключение тестикулярной артерии приводит к быстрой дегенерации клеток семенника. Появилось также сообщение о том, что перевязка артерии, питающей семенник, приводит к развитию патологических изменений в контралатераль-ном органе, имеющих в основе своей аутоиммунный механиз (Lewis-Jones D.I. et al. , 1982).
Вместе с тем сравнительно небольшое число работ посвящено изучению влияния на сперматогенез кратковременного выключения кровообращения в семеннике и результаты их неоднозначны. Данные A.J.Oettle,E.G.Harrison (1952) свидетельствуют о развитии легкого повреждения ткани семенника после ишемии продолжительностью 20 мин, тогда как по результатам работы D.Y.Tjioe , E.steinberger (1970) временная ишемия органа в течение менее чем 90 мин не оказывает существенного влияния на сперматоген-ный эпителий. Несовпадение результатов этих двух основных работ свидетельствуют о необходимости проведения новых исследований. Заслуживает проверки также заключение D.Y.Tgioe , E.steinberger (1970) о том, что наибольшей чувствительностью к ишемии обладают делящиеся половые клетки.
Изучение изменений в тонком строении клеток сперматогенно- - 6-го эпителия и компонентов гематотестикулярного барьера было проведено после полного прекращения кровообращения в семеннике С Kaya М#,Harrison R.G., 1975; Мельман Е,П. и соавт., 1979), тогда как электронно-микроскопические данные исследования семенников после временной ишемии практически отсутствуют.
В большинстве работ последствия действия ишемического фактора на семенники изучены через сравнительно большие интервалы времени. Между тем при операциях на яичках и при действии препаратов, вызывающих сосудосуживающий эффект, часто наблюдается лишь кратковременное 3-5 минутное нарушение кровообращения в органе. Поэтому важно получить сведения о влиянии кратковременной ишемии на клетки сперматогенного эпителия, компоненты гематотестикулярного барьера, как непосредственно сразу после воздействия, так и в более отдаленные сроки.
До сих пор нет достаточно точных сведений о допустимом времени прекращения кровообращения в семеннике в условиях его трансплантации на сосудистых связях, при котором возможно его приживление с сохранением генеративной и эндокринной функций. Эта операция сейчас проводится в клинике при лечении недостаточности функции половых желез (Петросьян Ж.Л., 1978; Кирпатов-ский ИД., 1980; Горбатюк Д.Л., 1980). В литературе отсутствуют также данные о влиянии кратковременной ишемии на структуру и функцию клеток Лейдига и клеток Сертоли, от которых зависит осуществление процесса развития мужских половых клеток.
Большинство работ, посвященных изучению влияния ишемии на семенники носят описательный характер. Их результаты нуждаются в подтверждении методами количественного анализа сперматогенеза и морфометрической оценки изменений, которые возникают в тканевых компонентах ишемизированных семенников.
Цель и задачи исследования* Целью - 7 -данной работы является изучение морфологических изменений в семенниках, возникающих после кратковременной ишемии, определении наиболее чувствительных к действию ишемического фактора клеток сперматогенного эпителия и выяснению влияния ишемии на клетки Лейдига и клетки Сертоли.
В соответствии с целью исследования в работе были поставлены следующие конкретные задачи:
I.Изучить с помощью методов световой и электронной микроскопии влияние ишемии, продолжительностью от 3 до 30 минут на клетки сперматогенного эпителия, клетки Лейдига, компоненты гематотестикулярного барьера и определить зависимость между продолжительностью действия ишемического фактора и степенью их повреждения.
2. В давить морфологические изменения, развивающиеся в семен никах через различные сроки после временного непродолжительного выключения кровообращения в органе.
3. Определить на какой стадии дифференцировки клетки сперма тогенного эпителия оказываются наиболее чувствительными к дей ствию ишемического фактора.
4Выяснить, оказывает ли временное выключение кровообращения в семеннике повреждающее действие на клетки Сертоли и клетки Лейдига.
Научная новизна исследования. Проведенное комплексное исследование семенников крыс, после кратковременной ишемии органа с применением методов световой и электронной микроскопии, количественного анализа сперматогенеза и морфометрической оценки состояния тканевых компонентов семенника, позволило получить новые данные о характере изменений, возникающих в условиях ишемии в клетках сперматогенного эпителия, компонентах гематотестикулярного барьера, клетках Лейдига - 8 -и клетках Сертоли.
Впервые показано, что: ^кратковременное воздействие ишемичеокого фактора (3-5 минутная временная ишемия) вызывает очаговое нарушение сперматогенеза, которое сохраняется на протяжении длительного периода времени, вплоть до последнего срока исследования (90 сут);
2)наиболыпую чувствительность к действию временной ишемии проявляют сперматогонии промежуточного типа, сперматоциты на стадии ранней пахинемы, сперматиды I этапа развития;
3)прямое повреждающее действие ишемии сказывается в первую очередь на более дифференцированных клетках сперматогенного эпителия - сперматидах и сперматоцитах на стадии пахинемы, а наиболее устойчивыми к ней являются сперматогонии типа А;
4)временная ишемия, продолжительностью 10-30 мин, вызывает нарушения в тонком строении компонентов гематотестикулярного барьера, клетках Сертоли и клетках Лейдига.
Научная и практическая значимость исследования. Результаты, полученные в ходе настоящей работы,углубляют и расширяют существующие представления о процессе сперматогенеза у млекопитающих, его регуляции при экстремальных воздействиях. Эти данные могут быть использованы при чтении курса лекций и включены в учебные руководства по гистологии и урологии. Выявленная в работе чувствительность клеток сперматогенного эпителия, клеток Лейдига и клеток Сертоли к кратковременной 3**5 мин ишемии определяет этиологическое значение ишемичеокого фактора в формировании некоторых форм бесплодия. Это заключение должно ориентировать хирургов-урологов на максимальный щадящий подход при различных оперативных вмешательствах на кровеносных сосудах семенного канатика и оболочках яичка. Эти данные необходимо учитывать также при про- - 9 -ведении операции по трансплантации яичка.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения полученных результатов и вы-* водов. Общий объем диссертации (без рисунков и таблиц) 123 страницы машинописного текста, иллюстрирована 26 таблицами и 73 рисунками. Указатель литературы включает 83 отечественных и 124 зарубежных источников.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на заседании Ивано-Франковского отделения ВНОАГЭ Сі98і), на конференции молодых ученых Ивано-Франковского медицинского института (1982), на Всесоюзном симпозиуме "Актуальные проблемы развития человека и млекопитающих"(г,Симферополь, 1983), на межкафедральной конференции Ивано-Франковского медицинского института (1983), на межлабораторной конференции Института морфологии человека АМН СССР (1983).
.Влияние экспериментальной ишемии на семенникиживотных
Нарушению сперматогенеза при действии на семенники различных экстремальных факторов посвящено большое число работ ( Caridroit F., 1930; Езданян Б.А., 1954; Biswas M.,Deb Ch. , 1965; Райцина С.С, 1970; Давыдова А.Й., 1972; Гладкова Н.С., 1976; Шилкина Л.А., 1978; Дедов В.И., 1980 и др.). Среди этих факторов важное место принадлежит ишемии (Любомудров А.П.,1930; Oettle A.J.,Harrison K.G. , 1952; Smith G.J. , 1955; Чичина-дзе Н.К., 1967; Грицуляк Б.В., 1969; steinberger Е. , 1970; , Кауа М.,Harrison E.G. , 1975; Harrison E.G. et al. , 1981; Levis-Jones D. et al. » 1982).
Под ишемией семенников понимают нарушение кровообращения в органе, которое сопровождается кислородным голоданием, вызывает деструктивные изменения в нем вплоть до развития ишемического некроза. Наиболее частыми причинами возникновения ишемии семенника является спазм его сосудов, их обтурация или сдавление. Реже она встречается в клинических условиях при перекруте семенника, ущемлении семенного канатика в паховом канале при грыжесе-чении и др. Нарушение кровообращения в органе может быть связано не только с ограничением притока артериальной крови, но также и в связи с венозным застоем.
Ишемия семенников может быть постоянной или временной. Под постоянной ишемией семенников понимают прекращение кровообращения в органе (наложение на его сосуды лигатуры) без последующего его восстановления. При временной ишемии кровоснабжение органа прекращают на строго регламентированный отрезок времени (наложение временной лигатуры на сосуды семенника или их зажатие). Особый интерес представляет последний вид ишемии, так как она нередко является вынужденным спутником различных оперативных вмешательств на элементах семенного канатика и яичек, когда хи -рург по ходу операции пережимает их сосуды на некоторое время.
Первые экспериментальные работы, в которых были описаны изменения в семенниках после нарушения в них кровообращения были одновременно выполнены в конце прошлого века Й.Дуброво (1879), Й.Мифле (1879) и A.Jacobson (1879). Так, Й.Дуброво, в опытах с перевязкой сосудов семенного канатика у морских свинок показал, что на протяжении 3-4 сут после операции семенник вначале увеличивался в размерах, становился плотным, а в более отдален»» ные сроки (1-4 мес) после наложения лигатуры он уменьшался в объеме наполовину. Микроскопически к этому времени контуры канальцев становились едва различимыми, а просветы их оказались заполненными клеточным детритом.
Материал и методы исследования
Работа проведена на 175 половозрелых беспородных крысах-самцах весом 170-230 г, содержащихся в условиях вивария при 12-часовом световом дне на натуральном корме. Подопытные и контрольные животные содержались в одинаковых условиях.
Опыты проводили в летний период, всегда в утренние часы, спустя 18 часов после кормления. Было поставлено 3 серии опытов.
У животных I серии семенники подвергали ишемии продолжительностью 3, 5, 10, 15, 30 мин путем наложения на сосуды (a.testi-cularis) шелковой лигатуры, после чего крыс забивали под эфирным наркозом, семенники удаляли и фиксировали для светооптичес-кого и электронно-микроскопического исследования.
У крыс П серии на кровеносные сосуды семенников (a.testicu-laris) в этом же месте накладывали мягкий зажим на 3, 5, 10, 15, 30 мин. По истечении указанного времени зажим снимали, нарушенный кровоток восстанавливался и животных забивали через I, 7, 30, 90 сут с последующим изучением сперматогенеза.
В Ш серии опытов выполняли ложную операцию без наложения лигатуры или зажима на сосуды, семенники исследовали спустя I, 7, 30, 90 сут. Имелась также контрольная группа животных, не подвергавшихся экспериментальным воздействиям.
Гистологическое строение семенников в норме и его изменения в условиях ишемии
Семенники представляют собой парные органы овальной формы, покрытые с поверхности плотной фиброзной оболочкой. Гистологически на срезах семенников канальцы имеют круглую или овальную форму, В интерстиции между канальцами располагаются кровеносные и лимфатические сосуды, клетки Лейдига, фибробласты (рис. 3,а, б). Вес семенника у крыс контрольной группы в среднем составлял 1,186 0,108 (табл. 2).
Собственная оболочка семенных канальцев характеризуется волокнистым строением и наличием вытянутых клеток с веретеновидними ядрами. Во всех семенных канальцах обнаруживается активный сперматогенез. На базальной мембране собственной оболочки канальцев располагаются сперматогонии типа А, сперматогонии промежуточного типа и типа Б, сперматоциты на стадии прелептонемы, а также клетки Сертоли. Ядра последних овальной или грушевидной формы, бедные хроматином с характерным довольно крупным ядрыш« ком в центре. По направлению к просвету семенных канальцев концентрическими слоями располагаются сперматогенные клетки разных.
Обсуждение полученных результатов
В опытах на половозрелых крысах обнаружено, что острая односторонняя ишемия семенника вызывает развитие патологических изменений в органе, которые проявляются в деструкции клеток сперматогенного эпителия, слущивании их в просвет семенных канальцев, отделении слоя сперматогенного эпителия от собственной оболочки семенных канальцев на фоне нарушения гемодинамики в органе и отеке интеротициальной ткани. Степень повреждения ткани семенника коррелирует с продолжительностью ишемии органа.
Деструкцию клеток сперматогенного эпителия, некроз ткани семенника после перевязки питающей его артерии наблюдали другие авторы у крыс (Hellner Н., 1933; Oettle A. J., Harris on R.G,, 1952; Sprott H.S. , 1957; Kaya M.,Harrison R.G. , 1975; Lewis Jones D.G« et al, ,1982), собак (Miflet J., 1879; Smith G.S., 1955) и человека (iwasita К., 1939). Однако до сих пор все авторы исследовали семенники через относительно большие Сот I ч до 18 нед) промежутки времени после прекращения в них кровообращения. Обнаруженные в ходе настоящей работы патологические изменения в строении семенников после 3 и 5 мин острой ишемии, не были описаны в других исследованиях. Эти изменения заключаются в увеличении числа семенных канальцев с легкой степенью-повреждения до 19,5$ после З мин ишемии и до 23,4$ после 5 мин ишемии (в контроле данный показатель составляет 6,1%), При 5 мин ишемии наблюдалось появление небольшого числа семенных канальцев (І$) С тяжелой степенью нарушения сперматогенеза, отсутствовавших в семенниках контрольных крыс. Приведенные данные указывают на чрезвычайную чувствительность клеток сперма-тогенного эпителия к повреждающему действию ишемического фактора. Развитие патологических изменений в семенных канальцах после 5 мин ишемии проявляется нарушениями в тонком строении компонентов гематотестикулярного барьера. Наблюдалось усиление микропиноцитоза, отек цитоплазмы миоидннх клеток и клеток на- ружного слоя собственной оболочки семенных канальцев. В клетках Сертоли происходило просветление цитоплазматического мат-рикоа, частичная фрагментация крист митохондрий. Отмеченные в нашей работе изменения в тонком отроении компонентов гематотестикулярного барьера после столь кратковременной ишемии как 5 мин прекращение кровотока в семеннике не были исследованы и описаны другими авторами. Они свидетельствуют о том, что повреждение клеток сперматогенного эпителия после кратковременной ишемии может зависеть не только от прямого действия ишемического фактора, но и от нарушения структуры, а следовательно и функции гематотестикулярного барьера.
