Особенности сперматогенеза в условиях длительной изоляции

Евдокимов В.В., Сивков А.В., Ерасова В.И., Смирнов О.А., Гончарова А.Г.

Увеличение продолжительности космических полетов, долгосрочные проекты эксплуатации гермообъемов наряду с задачами, связанными с поддержанием состояния здоровья и высокой работоспособности испытателей, ставят вопрос о необходимости изучения состояния репродуктивной функции в указанных условиях [1, 2].

Информация о влиянии длительной изоляции в гермообъекте на состояние репродуктивной системы мужчин весьма ограничена. Недостаток информации частично восполняется экстраполяцией результатов, полученных в модельных исследованиях [3, 4]. В частности, в эксперименте с длительной гипокинезией в течение 2 месяцев у мужчин на фоне нормальных значений концентрации половых гормонов в крови отмечено снижение подвижности сперматозоидов и их жизнеспособности в эякуляте после завершения срока изоляции испытуемого. При этом выявлено, что изменения сохранялись в течение нескольких недель после окончания эксперимента, затем происходило восстановление до уровня, близкого к исходному [5].

В других сериях модельных экспериментов в условиях изоляции на 110 и 150 суток при исследовании состояния сперматогенеза обнаружено уменьшение объема эякулята, концентрации сперматозоидов и их подвижности с одновременным повышением числа незрелых половых клеток, что, вероятно, указывает на некоторое усиление деструкции в сперматогенном эпителии [6]. Выявленные отклонения параметров эякулята от исходного уровня протекали на фоне увеличения объема предстательной железы и семенных пузырьков.

В экспериментальной модели с использованием антиортостатической гипокинезии с углом наклона тела относительно горизонта -6 градусов (АНОГ) длительностью 120 суток через 2 и 3 месяца в эякуляте обследуемых было отмечено уменьшение числа живых и подвижных сперматозоидов, а также увеличение количества патологических форм половых клеток [7, 8]. Все обнаруженные изменения были обратимыми.

В то же время ввиду малого числа наблюдений сложно однозначно интерпретировать полученные результаты, поскольку невозможно выделить доминирующий этиологический фактор. В этой связи изучение репродуктивной функции у мужчин-испытателей, находящихся в условиях длительной изоляции и половой абстиненции, представляется важной проблемой как с точки зрения углубления фундаментальных знаний о сперматогенезе, так и для решения прикладных задач андрологии, применительно к запросам авиакосмической и экологической медицины.

Целью настоящей работы было изучение функционального состояния мужской репродуктивной системы во время 105-суточного пребывания в условиях наземного гермообъекта в рамках предварительного этапа программы подготовки космического полета на Марс (программа «МАРС-500»).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Для включения в программу было отобрано 6 практически здоровых мужчин-добровольцев в возрасте от 26 лет до 41 года. Двое из них состояли в браке и имели здоровых детей. В течение 105 суток обследуемые мужчины находились в гермообъекте в условиях, имитирующих пилотируемый полет с выполнением режима профилактических физических тренировок Оценка мужской половой функции проводилась по критериям BSF-I. Секрет простаты исследовали методом световой микроскопии. Исключалось наличие инфекций, передающихся половым путем. В программу обследования также входило ультразвуковое исследование предстательной железы, семенных пузырьков и яичек с придатками. При получении спермы использовали общепринятый способ с визуальной стимуляцией. Исследование эякулята проводили на световом микроскопе с увеличением х400. Параметры эякулята оценивали в соответствии с рекомендациями ВОЗ в 4-й редакции [9].

Полученные результаты были обработаны методами вариационной статистики для малых групп с применением и прикладной программы «Statistica-6».

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Для участия в проекте было отобрано 6 мужчин-добровольцев. У 5 из них до начала эксперимента не было выявлено особенностей при андрологическом обследовании. У одного испытуемого при УЗИ предстательной железы установлен диагноз: «конгестивная предстательная железа», однако он был оставлен в эксперименте. В условиях длительной изоляции и половой абстиненции все участники прибегали к мастурбации с различной частотой. Характерно, что если в начале исследования, что было установлено в ходе опроса его участников, частота мастурбаций составляла примерно 1-2 раза в неделю, то к концу проекта они снизилась примерно в 2 раза (до 1-2 каждые две недели).

Учитывая однородность выборки для исследования, ниже приводятся средние данные спермограмм (таблица).

Таблица. Динамика показателей спермограммы до и после 105 суток изоляции

Исследуемые показатели

До начала исследований

105 сутки изоляции

Нормы ВОЗ

Объем эякулята (мл)

3,8 ± 0,5

4,7 ± 0,8

2,0-6,0

Концентрация сперматозоидов (млн/мл)

66,0 ± 17,0

99,3 ± 14,1

более 20

Живые сперматозоиды (%)

70,3 ± 4,4

72,6 + 1,6

более 50

Общая подвижность сперматозоидов (%)

52,0 ± 8,2

50,1 ± 7,6

более 50

Активная подвижность (%)

23,0 ± 5,6

26,6 ± 5,1

более 25

Малая подвижность (%)

29,0 ± 3,6

23,5 ± 2,9

более 25

Нормальные формы сперматозоидов (%)

61,6 ± 4,7

43,6 ± 3,9

более 50

Число лейкоцитов (млн/мл)

1,0

1,0

1,0 и менее

Число лецитиновых зерен в поле зрения

8,0 + 0,8

9,1 + 0,8

Среднегрупповые показатели сперматогенеза до экспериментальной изоляции не отличались от нормативов ВОЗ. Анализ полученных результатов после 105 суток изоляции показал достоверное изменение только двух параметров:

  1. увеличение объема эякулята примерно на 24% (p < 0,05);
  2. повышение концентрации сперматозоидов на 50% (p < 0,05);
  3. уменьшение нормальных форм сперматозоидов на 30% (p < 0,05).

Индивидуальную динамику этих показателей, отражающую выявленную тенденцию, можно проследить на рисунках 1-3.

Динамика объема эякулята (мл)
Рисунок 1. Динамика объема эякулята (мл)

 

Динамика концентрации сперматозоидов (млн/мл)
Рисунок 2. Динамика концентрации сперматозоидов (млн/мл)

 

Динамика количества нормальных морфологических форм сперматозоидов
Рисунок 3. Динамика количества нормальных морфологических форм сперматозоидов

 

При трактовке этих результатов можно опираться на основной, по нашему мнению, фактор это длительная изоляция в условиях ограниченного пространства с нарушением привычного темпа жизни. Полученные данные свидетельствуют о том, что длительное отсутствие регулярного физиологического полового ритма оказывает негативное влияние на морфологию сперматозоидов, но вызывает положительный (вероятно, компенсирующий) эффект на количество и подвижность клеток на фоне увеличения объема эякулята. Н

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ УРОЛОГИЯ

Оценивая полученные результаты, следует обратить внимание на то, что группа состояла из мужчин, прошедших строгий медицинский отбор, т.е. физически здоровых и репродуктивно активных. Сопоставление результатов данной группы с результатами андрологического обследования 5 добровольцев, находившихся в более строгих условиях ограничения программы антиортостатической гипокинезии (АНОГ), где ведущими факторами воздействия являлись гипокинезия и 120-суточная половая абстиненция, показали, что изменения в спермограммах последних были значительно заметнее.

С увеличением продолжительности АНОГ (2 месяца и более) при сохранении нормальных значений концентрации половых гормонов в крови отмечено снижение числа живых и активно-подвижных сперматозоидов с одновременным увеличением количества патологических форм сперматозоидов и уменьшением объема эякулята. Эти изменения сохранялись в течение нескольких недель после завершения испытаний, затем происходило восстановление параметров до уровня, близкого к исходному.

В более ранней программе, пребывание 4-х испытателей в условиях длительной изоляции в гермообъекте (240 суток) привело к значительным отклонениям основных параметров сперматогенеза [7]. К 110 и 150 суткам существования в условиях половой дизритмии было отмечено снижение активно-подвижной фракции сперматозоидов. К 240-м суткам произошло дальнейшее снижение общей подвижности и отдельных фракций сперматозоидов, при уменьшении объема эякулята и концентрации клеток. При этом достоверных изменений морфологических параметров сперматозоидов выявлено не было. Однако прослежена тенденция к повышению количества патологических форм сперматозоидов.

Результаты биохимических тестов показали снижение концентрации лимонной кислоты и повышение числа лецитиновых зерен, что отражало застойные явления в предстательной железе и нашло подтверждение при УЗИ половых желез: отмечена умеренная гипоэхогенность ткани железы, расширение семенных пузырьков и незначительное увеличение объема простаты.

Как в настоящем исследовании, так и в предшествовавших достоверного изменения уровня половых гормонов выявлено не было.

Небольшое число наблюдений в обеих группах, находившихся в условиях изоляции, не позволяет делать безапелляционные выводы. Однако уникальность исследований и обнаруженные тенденции изменений репродуктивной функции дают возможность обосновать необходимость продолжения наблюдений в аналогичных программах, а также контингентов мужчин, пребывающих в условиях длительной изоляции (полярники, подводники и т.п.) с целью разработки рекомендаций по их реабилитации.

Для получения информации о состоянии компенсаторных резервных механизмов репродуктивной системы, необходимо предусмотреть в планах предстоящих исследований андрологическое тестирование, включающее оценку сперматогенеза, гормональный профиль, УЗИ предстательной железы, семенных пузырьков и органов мошонки, через 3 и 6 месяцев после окончания эксперимента.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные в ходе испытаний данные имеют важное значение для клинической и экспериментальной медицины и свидетельствуют о целесообразности создания перспективной программы по изучению механизмов выявленных изменений сперматогенеза на разных уровнях (органных и клеточных) с целью разработки реабилитационных мероприятий, включая методы вспомогательной лекарственной и физиотерапии, воздействующих на параметры сперматогенеза.

Результаты модельных экспериментов показали существенные отклонения важных параметров сперматогенеза, особенно значительное увеличение патологических форм сперматозоидов, что следует учитывать в последующих проектах, в частности при дальнейшем развитии программы «МАРС-500». □

Ключевые слова: длительная изоляция, сперматогенез.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Воробьев Д.В., Гончарова А.Г., Ларина И.М. Особенности реакций гипофизарно-надпочечниковой системы у мужчин и женщин в условиях длительной антиортостатической гипокинезии. Тезисы докладов XI конференции «Космическая биология и медицина». М. 1998. С. 174-175.
  2. Евдокимов В.В., Ерасова В.И., Смирнов О.А., Гончарова А.Г. Влияние длительной изоляции на функцию мужской репродуктивной системы. Тезисы докладов Международной конференции «Авиакосмическая медицина». М. 2000. С. 134-135.
  3. Бурназян А.И., Парин В.В., Нефедов Ю.Г. Годовой медико-технический эксперимент в наземном комплексе систем жизнеобеспечения. // Космическая биология. 1969. Т. 1. С. 9-20.
  4. Ничипорук И.А., Евдокимов В.В., Гончарова А.Г. и др. Состояние репродуктивной системы мужчин в условиях антиортостатической гипокинезии. // Проблемы репродукции. 1999. Т. 5. № 5. С. 35-38.
  5. Гончарова А.Г. Об изменениях репродуктивной функции у человека в условиях длительной антиортостатической гипокинезии. Материалы докладов. Калуга. 1998. С. 182-186.
  6. Курило Л.Ф., Дубинская В.П., Остроумова Т.В. и др. Оценка сперматогенеза по незрелым половым клеткам эякулята. // Проблемы репродукции. 1995. Т. 1. № 3. С. 33-36.
  7. Гончарова А.Г., Смирнов О.А., Евдокимов В.В., Ерасова В.И., Курило Л.Ф., Шилейко Л.В. Влияние длительной изоляции в гермообъекте на состояние репродуктивной системы у мужчин. Модельный эксперимент с длительной изоляцией: проблемы и достижения. М. 2001. С. 388-392.
  8. Федоренко Б.С., Снегирева Г.П. и др. Влияние эмоционального стресса на частоту спонтанных аббераций хромосом в культуре лимфоцитов крови человека. Основные результаты исследований психофизиологического состояния операторов в эксперименте с длительной изоляцией в гермообъекте. М. 2000. С. 87-88.
  9. Laboratory manual of examination of human semen and sperm-cervical mucus interaction. WHO, Geneva, 1999.