Варикоцеле представляет собой варикозное расширение и извитость вен гроздевидного сплетения, сопровождающееся интермиттирующим или перманентным венозным рефлюксом [1-3]. Согласно данным мировой статистики, варикоцеле диагностируют у каждого седьмого подростка старше 15 лет, а в совокупности им страдает до 15% всех мужчин [4, 5]. Доля первичного бесплодия в связи с варикоцеле достигает 35%, а для вторичного бесплодия – 70-81% [3, 6-9]. В настоящее время устранение варикоцеле является одним из первых шагов в лечении бесплодия у мужчин [10-12]. На формирование патоспермии оказывают влияние такие патогенетические факторы, как гипоксия, локальная гипертермия, оксидативный стресс, гормональная дисфункция яичек, что приводит к прогрессирующему поражению сперматогенного эпителия и снижению мужской фертильности [4, 13, 14].
Нарушения показателей спермограммы у бесплодных мужчин с варикоцеле могут варьировать от нормозооспермии до полной азооспермии [15]. Исследованиями доказано, что оксидативный стресс (ОС) и сопряженная с ним усиленная выработка активных форм кислорода (АФК) являются ключевыми патогенетическими факторами повреждения сперматогенного эпителия яичек при варикоцеле [4, 13-17]. Другие фундаментальные исследования демонстрируют, что у 45% мужчин с клинически выявленным (пальпируемым) варикоцеле нет ухудшения параметров эякулята, а 80% мужчин с варикоцеле являются фертильными [1, 10, 11, 18]. Таким образом, несмотря на прогресс в изучении варикоцеле, остаются трудности понимания связи заболевания с риском развития бесплодия. Это определяет актуальность дальнейшего изучения и создания экспериментальных моделей данного заболевания на животных с целью изучения механизма его возникновения, патофизиологии ассоциированных с ним состояний, а также решения вопроса профилактики и лечения.
Существует несколько способов создания модели варикоцеле у лабораторных животных (крыса, кролик). Абсолютное большинство методов основано на сужении просвета левой почечной вены лигатурой на 1/2-2/3 от исходного диаметра [19-23]. Имеется так же модифицированный опыт микрохирургического лигирования гонадных вен у места впадения в общую подвздошную вену в сочетании с частичной окклюзией левой почечной вены [22, 24].
Известно деструктивное действие эстрогена и прогестерона на венозную стенку посредством разрушения коллагеновых и эластических волокон, вызывающее варикозное расширение вен. Также необходимо помнить о структурных особенностях самой венозной стенки при варикоцеле. Данные нарушения рассматриваются как частное проявление системной недостаточности соединительной ткани при синдроме дисплазии соединительной ткани (ДСТ). Неполноценность мезенхимальных структур в рамках синдрома ДСТ при варикоцеле, как и при других формах варикоза, выступает в качестве системного причинного фактора [6, 23, 25, 26].
Цель исследования – создание модели стойкого варикоцеле у лабораторных животных в хроническом эксперименте.
Проанализированы данные научных статей с 2000 по 2023 год, опубликованные в базе данных PubMed и электронной научной библиотеки eLibrary, главным ключевым словом являлось «варикоцеле», дополнительные ключевые слова: «животные», «модель варикоцеле», «хронический эксперимент» – использовались исключительно для ограничения поиска публикаций. Были включены только оригинальные исследования на животных.
Проведен хронический эксперимент на 20 кроликахсамцах породы Серый великан (Oryctolagus cuniculus) в возрасте 1,5 месяцев. Средний вес животного составил 1,8±0,2 кг. К вязке животные не допускались. Эксперимент проводили в соответствии с «Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей». Эксперимент выполняли на базе кафедры анатомии, гистологии, физиологии и патологической анатомии факультета ветеринарной медицины Омского государственного аграрного университета.
Всем животным при ультразвуковом дуплексном ангиосканировании визуализировали вены семенного канатика. Далее животные были разделены на 2 группы: в первую группу (группу контроля) вошли 10 кроликов, модель варикоцеле у которых создавалась посредством сужения просвета левой почечной вены на 1/2-2/3 исходного диаметра. Другим 10 лабораторным животным (вторая группа) за сутки до операции вводили парентерально гонадотропин 300 ед/кг массы тела и 0,2 мл 1%-го раствора прогестерона. Начиная с первых предоперационных суток, продолжительность курса медикаментозного воздействия составляла 10 суток. На следующие сутки осуществляли сужение просвета левой почечной вены на 1/2-2/3 исходного диаметра [23].
Животных оперировали под общим обезболиванием с применением препаратов Золетил в дозе 0,25/кг и Рометар в дозе 0,25/кг. Лапаротомию выполняли левым боковым доступом. Петли тонкой кишки отводили вентрально. В забрюшинной клетчатке пальпаторно находили левую почку. В связи с тем, что у кролика подвижность почки составляет 6-8 см, последнюю мануально фиксировал ассистент. Проводили диссекцию сосудистой ножки почки от ее ворот на протяжении до впадения в нижнюю полую вену. Длина почечной вены в среднем составляла 5,5-6,5см, а диаметр – 3 мм (рис. 1). Следующим этапом было наложение суживающей просвет левой почечной вены лигатуры дистальнее (относительно кровотока) места впадения левой внутренней семенной вены (рис. 2).
Для контроля за формированием варикоцеле до вмешательства, на 14-е, 30-е сутки, а также на 8, 12 и 24 неделях выполняли ультразвуковое исследование семенников в режиме серой шкалы и допплеровского картирования.
Критерием создания модели варикоцеле считали регистрацию при дуплексном ангиосканировании увеличения диаметра вен семенного канатика в два раза от исходного или сам факт их визуализации, или регистрация рефлюксной волны крови длительностью более 1 сек. Последнюю провоцировали мануальной компрессией брюшной полости, повышая таким образом внутрибрюшное давление (прием, заменяющий пробу Valsalva, в связи с тем, что волевое натуживание у животного невозможно). В первом случае речь идет о ситуации, когда до введения животного в эксперимент при ультразвуковом исследовании удалось визуализировать семенные вены. В связи с видовыми особенностями животного диаметр интересующих сосудов может составлять десятые доли миллиметра, что лежит вне разрешающих возможностей ультразвукового сканера. При этом после выполнения оперативного вмешательства и гормонального курса семенные вены расширились до степени, позволяющей их визуализировать.
Отобрано 16 научных статей по моделированию варикоцеле у животных за период с 2000 по 2023 год с детализацией авторов, года публикации, способа создания модели варикоцеле, сроков формирования и сохранения модели (табл. 1). Основным лабораторным животным с экспериментальной моделью варикоцеле служила крыса, а способом моделирования варикоцеле – селективная частичная перевязка левой почечной вены. В двух случаях классическая методика была дополнена микрохиругической перевязкой ветвей семенной вены, идущей к левой общей подвздошной вене [22, 24]. Авторы обосновали данную модификацию более короткими сроками формирования и хронизации модели, что делает ее эффективной. Успешность создания такой модели, по данным авторов, составляет 85% и зависит в большей степени от вариабельности анатомии животного.
Таблица 1. Описание способов создания модели варикоцеле у лабораторных животных
Table 1. Description of methods for creating a model of varicocele in laboratory animals
Автор.
Год публикации Author. Year of publication |
Животное и способ моделирования Animal and modeling method |
Сроки формирования Time frame for model formation |
Сроки сохранения Model saving time |
Ссылка Link |
---|---|---|---|---|
Chang IY и соавт., 2010 [27] | Крыса. Частичное лигирование левой почечной вены Rat. Partial ligation of the left renal vein |
4 нед. 4 wks |
Не зафиксированы Not recorded |
https://scihub.mksa.top/10.1159/000316356 |
Arena S., и соавт., 2012 [28] |
Крыса. Частичное лигирование левой почечной вены Rat. Partial ligation of the left renal vein |
28 дн. с последующим наблюдением в течение 21 дн. на фоне введения препаратов 28 days, followed by 21 days of follow-up during drug administration |
Не зафиксированы Not recorded |
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22100172/ |
Najari B.B. и соавт., 2014 [29] | Крыса. Частичное лигирование левой почечной вены + микрохиругическое лигирование коллатералей семенной вены, идущей к левой общей подвздошной вене. Rat. Partial ligation of the left renal vein + microsurgical ligation of the collater- als of the spermatic vein leading to the left common iliac vein |
5-12 нед. 5-12 wks |
Не зафиксированы Not recorded |
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23954374/ |
Katz M.J. и соавт., 2014 [30] | Крыса. Частичное лигирование левой почечной вены Rat. Partial ligation of the left renal vein |
Формирование через 5 нед., оценивали через 12 нед. Formation after 5 wks, assessed after 12 wks |
Не зафиксированы Not recorded |
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4708289/ |
Zhou T.и соавт., 2015 [24] | Крыса. Сравнение методик: частичное лигирование левой почечной вены и частичная перевязка левой почечной вены + микрохиругическая перевязка коллатеральных ветвей семенной вены. Rat. Comparison of techniques: partial ligation of the left renal vein and partial ligation of the left renal vein + microsur- gical ligation of the collaterals of the spermatic vein. |
8 нед. 8 wks |
Не зафиксированы Not recorded |
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4391661/ |
Guo W.B. и соавт., 2018 [31] | Крыса. Частичное лигирование левой почечной вены, применяли перевязку до диаметра 0,7; 0,8 и 0,9 мм Rat. Partial ligation of the left renal vein, ligation was used to a diameter of 0,7; 0,8 and 0,9 mm |
через 8 нед. 8 wks |
Не зафиксированы Not recorded |
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5992893/ |
Keivan L. И соавт., 2019 [32] | Крысы-самцы линии Wistar. Частичное лигирование левой почечной вены. Male rats line Wistar. Partial ligation of the left renal vein |
56 дн. (8 нед.) 56 days (8 wks) |
Не зафиксированы Not recorded |
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32405367/ |
Akkan S.S. и соавт., 2020 [33] | Крысы-самцы линии Wistar. Частичное лигирование левой почечной вены. Male rats line Wistar. Partial ligation of the left renal vein |
На13 нед. эксперимента взяты яички для гистологического исследования On 13 Wk of the experiment – testicles were taken for histological examination |
Не зафиксированы Not recorded |
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0040816619304082?via%3Dihub |
Hosseini M. и соавт., 2020 [34] | Крыса. Частичное лигирование левой почечной вены Rat. Partial ligation of the left renal vein |
Оценка проведена через 2 мес. после операции Assessment carried out 2 months after surgery |
Не зафиксированы Not recorded |
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7411497/ |
Antonuccio P. и соавт., 2020 [35] | Крыса. Частичное лигирование левой почечной вены Rat. Partial ligation of the left renal vein |
28 дн. с дальнейшим выводом животных из эксперимента 28 days with further withdrawal of animals from the experiment |
Не зафиксированы Not recorded |
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7284888/ |
Pietro A. И соавт., 2021 [36] | Крысы-самцы линии Wistar.
Лигирование левой почечной вены. Male rats line Wistar. Ligation of the left renal vein |
4 недели 4 weeks |
Не зафиксированы Not recorded |
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33525681/ |
Atefeh B. И соавт., 2021 [37] | Крысы-самцы линии Wistar.
Лигирование левой почечной вены. Male rats line Wistar. Ligation of the left renal vein |
2 месяца 2 months |
Не зафиксированы Not recorded |
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/fsn3.2632 |
Karimi H. И соавт., 2021 [38] | Крысы-самцы линии Wistar. Частичное лигирование левой почечной вены. Male rats line Wistar. Partial ligation of the left renal vein |
42 дня (6 недель) 42 days (6 wks) |
Не зафиксированы Not recorded |
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34223735/ |
Shaygannia E. и соавт. 2021 [39] |
Крыса. Частичное лигирование левой почечной вены Rat. Partial ligation of the left renal vein |
Контрольная группа была выведена через 2 месяца после операции The control group was with-drawn 2 months after surgery |
Остальные группы исследовали через 4 месяца The remaining groups were studied after 4 months |
https://www.ncbi.nlm.nih-gov/pmc/articles/PMC8015065/ |
Dehdari Ebrahimi N. и соавт., 2023 [40] | Крысы-самцы линии Wistar.
Лигирование левой почечной вены. Male rats line Wistar. Ligation of the left renal vein |
8 нед. 8 wks |
Не зафиксированы Not recorded |
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fendo.2023.1123999/full |
Chen Q. и соавт., 2023 [20] | Крысы-самцов Sprague Dawley (SD). Лигирование левой почечной вены Male rats Sprague Dawley (SD). Ligation of the left renal vein |
4 недели 4 weeks |
Не зафиксированы Not recorded |
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jbt.23301 |
В семи экспериментальных работах сроки формирования варикоцеле не зафиксированы. В девяти публикациях они составили от 4 до 12 недель. Сроки сохранения модели составили в среднем от 4 до 13 недель.
Во всех случаях к 14 суткам у кроликов выявляли расширенные семенные вены и по ним регистрировали рефлюкс. Максимальное расширение вен зарегистрировано спустя 30 суток (рис. 3).
Сравнительная характеристика диаметра вен и регистрации рефлюкса представлена в таблице 2.
Таблица 2. Диаметр вен на уровне семенника в динамике
Table 2. Diameter of veins at the level of the testis in dynamics
Группа Group |
Исходно Originally |
На 14 сутки On the 14th day |
На 30 сутки On the 30th day |
На 8 неделе At 8 weeks |
На 12 неделе At 12 weeks |
На 24 неделе At 24 weeks |
||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Не опр. Not def (n) |
Опр. Determined (n, ø) |
Не опр. Not def (n) |
Опр. Determined (n, ø) |
Не опр. Not def (n) |
Опр. Determined (n, ø) |
Не опр. Not def (n) |
Опр. Determined (n, ø) |
Не опр. Not def (n) |
Опр. Determined (n, ø) |
Не опр. Not def (n) |
Опр. Determined (n, ø) |
|
I группа I group | 9 | 1; 0,6 мм | – | 10; 1,6 мм | 2 | 8; 1,7 мм | 7 | 3; 1,1 мм | 10 | – | 10 | – |
II группа II group | 10 | – | – | 10; 1,8 мм | – | 10; 2,1 мм | – | 10; 2,0 мм | – | 10; 1,9 мм | – | 10; 2,0 мм |
р | >0,05 | <0,05 | <0,01 | |||||||||
Регистрация рефлюкса по венам семенника в динамике (n) Registration of reflux through the veins of the testis in dynamics (n) |
||||||||||||
I группа I group |
10 | – | 10 | 2 | 8 | 7 | 3 | 10 | – | 10 | – | |
II группа II group |
10 | – | 10 | – | 10 | – | 10 | – | 10 | – | 10 |
В первой группе, где осуществляли изолированное сужение левой почечной вены, лишь в одном случае была зафиксирована семенная вена диметром 0,6 см. У остальных животных, включая вторую группу, определение диаметра вен на дооперационном этапе явилось невозможным. Венозного рефлюкса по венам семенников среди животных обеих групп зарегистрировано не было.
Спустя 14 суток от создания модели у всех животных в обеих группах визуализировались семенные вены, было зафиксировано расширение семенных вен без статистически значимой разницы между группами (p>0,05).
На 30-е сутки в группе гормонального воздействия зарегистрировано расширение семенных вен до 2,1 мм, в то время как в первой группе у 2 особей, по данным эходопплерографии, напротив, перестало определяться расширение вен и рефлюкс.
Общая тенденция эффекта закреплялась на 8 неделе наблюдения: при сохраняющемся расширении вен и наличии рефлюкса во второй группе отмечается возвращение диаметра семенных вен к их исходному диаметру в группе контроля (у 7 особей диаметр вен не определяется, и у всех 10 животных не регистрируется венозный рефлюкс).
На 12 и 24 неделях эксперимента в первой группе мы наблюдали полную адаптацию к новым условиям венозного оттока: у всех животных кровоток компенсировался, и измерение диаметра семенных вен и регистрация рефлюкса вновь стали недоступны, в то время как во второй группе эффект воздействия гонадотропина и прогестерона подтверждается относительно устойчивыми цифрами измерения диаметра вен и наличием венозного рефлюкса в 10 случаях, что говорит о хронизации и закреплении венозного застоя и формировании длительной модели варикоцеле.
В нашем эксперименте сроки формирования варикоцеле у лабораторного животного (кролик) составили 14 суток, а максимальная дилатация вен зарегистрирована спустя 30 суток. Сроки сохранения модели – 24 недели.
Бесспорно, варикоцеле, как один из основных факторов мужского бесплодия, требует углубленного изучения механизма его формирования, разработки методик лечения и профилактики этого патологического процесса непосредственно, а также состояний с ним связанных. В связи с этим актуален поиск оптимальной модели его изучения.
Первой удачной моделью варикоцеле считается созданное в 1979 году R. Kay и его коллегами индуцированное варикоцеле у обезьяны путем частичного лигирования левой почечной вены [41]. Результаты работы показали достоверное снижение количества сперматозоидов и локальное увеличение температуры семенников. В дальнейшем D. Saypol и соавт. воспроизвели модель на собаках, но в вышеуказанных моделях животных произошли реверсия нарушенных параметров эякулята и снижение степени дилатации гонадной вены [42]. Позднее в 1983 году R. Harrison совместно с коллегами провели аналогичную работу по созданию модели варикоцеле у обезьяны и выявили формирование сочетанной лимфатической недостаточности, что отдаляет нас от «идеальной» модели варикоцеле, поскольку добавляется фактор, не участвующий в естественном развитии заболевания [43]. Кроме того, в 1981 году D. Saypol и соавт. ввели экспериментальную модель крысы, также частично перевязав левую почечную вену [42]. С тех пор крысы стали самым распространенным лабораторным животным с экспериментальной моделью варикоцеле, что объясняется сходной венозной анатомией между человеком и крысой, когда возникает левостороннее варикоцеле.
Подобно анатомии человека, экспериментально индуцированное варикоцеле у крысы сопровождается расширением семенной вены и коллатералей. Морфологически сосудистые нарушения выражаются в изменении гладкомышечных клеток, дисплазии эндотелия, увеличении роста коллагеновых волокон и деградации эластических волокон. У большинства крыс внутренняя семенная вена более тонкая, и кровь из пуповинного сплетения сбрасывается в левую почечную вену, а более толстая ветвь – в левую общую подвздошную вену. Этот тазовый венозный дренаж может свести на нет повышенное венозное давление левой почечной вены [20, 21]. B. Najari и соавт. дополнили классическую методику микрохиругической перевязкой ветвей семенной вены, идущей к левой общей подвздошной. Такая модификация позволила добиваться формирования варикоцеле эффективнее в более короткие сроки, а также дала возможность его хронизации [22]. Успешность создания такой модели составляет 85% и зависит в большей степени от вариабельности анатомии животного [22, 44-45], а также представляет собой технически трудно выполнимую манипуляцию, требующую внедрения специальной оптики, оборудования для микрохирургических вмешательств и соответствующих навыков исследователя. Недостатками данных методик являются не всегда прогнозируемые сроки формирования варикоцеле и продолжительность результата, при этом единственным действующим фактором является флебогипертензия, что не в полной мере обеспечивает истинно варикозную трансформацию вен с расширением просвета и появлением извитости [22, 45].
Наша работа выполнена на кроликах: данные животные также имеют схожую анатомию с человеком, и во всех случаях достигалось формирование варикоцеле слева. Размер животного дал нам возможность выполнить все хирургические манипуляции без использования увеличительной техники и избежать при этом осложнений, таких как сосудистое кровотечение, перевязка мочеточника, с которыми сталкивались исследователи [20, 21, 26, 41-45]. Это также позволяет оценивать результаты с помощью стандартных неинвазивных методик визуализации без вывода животных из эксперимента.
Преимуществом данной модели мы считаем бо́льшую физиологичность, так как сужение только лишь левой почечной вены патогенетически не воспроизводит человеческую модель регионарной венозной почечной гипертензии, сохраняя отток через коллатерали. А высокая скорость воспроизведения и создание хронического эксперимента достигаются путем гормональной индукции процесса варикозного расширения вен, что является простым и экономически выгодным методом.
Предлагаемая модель эффективна и может быть использована в хроническом эксперименте до 6 месяцев и более для изучения влияния венозного полнокровия семенных вен на возникновение и течение патологических процессов в семеннике. Кроме того, возможно изучение эффективности потенциальных лечебных воздействий как на само варикоцеле, так и на патологические процессы, протекающие на его фоне и в связи с ним.