Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности свободнорадикальных процессов в сперме и крови человека при изменении морфофункциональных характеристик спермы

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Особенности свободнорадикальных процессов в сперме и крови человека при изменении морфофункциональных характеристик спермы"

Інститут фізіології ім. О.О.Богомольця НАН України Національний медичний університет ім. О.О.Богомольця

сто

с~*і

иы

Серебровська Зоя Олександрівна

УДК 612.616.2:612.112:612.014.4:612.223: 577. 334

ОСОБЛИВОСТІ ВІЛЬНОРАДИКАЛЬНИХ ПРОЦЕСІВ У СПЕРМІ І КРОВІ ЛЮДИНИ ПРИ ЗМІНІ МОРФОФУНКЦІОНАЛЬНИХ ХАРАКТЕРИСТИК СПЕРМИ

03.00.13 - фізіологія людини і тварин

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

КИЇВ -2000

Робота виконана в Інституті фізіології ім. О.О.Богомольця НАН України та в Національному медичному університеті ім. О.О.Богомольця (м.Київ)

Науковий керівник:

доктор медичних наук МАНЬКОВСЬКА Ірина Микитівна

Інститут фізіології ім.О.О.Богомольця НАН України, провідний науковий співробітник відділу по вивченню гіпоксичних станів

Офіційні.опопснтн:

доктор біологічних наук Жаліло Любов Іванівна

Українська Академія державного управління при Президенті України,

професор кафедри Управління охороною здоров’я.

доктор медичних наук Чаяло Петро Петрович

Науковий центр радіаційної медицини АМН України, завідувач лабораторією радіаційної біохімії.

Провідна установа:

Інститут ендокринології та обміну речовин ім. В.П.Комісаренка АМН України.

Захист відбудеться « 3. » 2000 р. о «//" _» годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.198.01 при Інституті фізіології ім. О.О.Богомольця НАН України за адресою: 01024 Київ, вул. Богомольця, 4.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту фізіології ім. О.О.Богомольця.

Автореферат розісланий

й «_ /Т'» «

_» 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, доктор біологічних наук

З.О. Сорокіна-Маріна

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Вивчення закономірностей функціонування чоловічих статевих клітин, які відіграють вирішальну роль у здійсненні репродуктивної функції, набуває особливої актуальності в сучасних умовах. Це пов'язано з погіршенням екологічної ситуації, високою урбанізацією, стресорними чинниками, шкідливими звичками, порушенням нормального способу життя людини в сучасному індустріальному суспільстві, що може призводити до порушень репродуктивної функції і навіть до розвитку чоловічої безплідності (Chatteijee J., 1994; Anger J., 1995; Нікітін A.I., 1998).

Відомо, що вільнорадикальне окислення (ВРО) відіграє значну роль в нормальній життєдіяльності сперматозоїдів. Як показали дослідження останніх років, процеси гіперактивації сперматозоїдів і їх акросомна реакція відбуваються тільки в присутності

кисневих радикалів (KP) (de Lamirande E., 1998). В умовах in vitro аеробна інкубація

.. . _______ . . . _ 2+ .♦ ....

сперматозоїдів у присутності іонів Са призводить до їх активації, і навпаки, додавання

до сперми супероксиддисмутази (СОД) цілком припиняє реакції капацитації і гіперактивації (de Lamirande E., 1993). Джерелом кисневих радикалів у спермі крім лейкоцитів служать самі сперматозоїди. Відомо, що за синтез активних форм кисню в цих клітинах відповідають мембранна НАДФ+- оксидаза і цитоплазматична НАД*- оксидаза. Однак, функціональна роль кисневих радикалів у реакціях сперми багато в чому залишається нез'ясованою.

Є поодинокі дані про те, що інтенсивність продукції кисневих радикалів сперматозоїдами з аномальною структурою в десятки разів перевищує таку морфологічно нормальними клітинами (Gagnon І., 1995). Подібна активація продукції кисневих радикалів спостерігається і при оліго- та астенозооспермії (Aitken R., 1987; Plante E., 1994). В той же час неясно, чи є таке підвищення продукції KP наслідком патологічної неузгодженості діяльності ферментних систем або фізіологічно обумовленою реакцією компенсації функціональної недостатності чоловічих статевих клітин.

Водночас відомо, що високі концентрації супероксидного радикалу призводять до гальмування капацитації, акросомної і сперм-ооцитарної реакції (Aitken R. et al., 1992; Comhaire F. et al.,1999). У зв'язку з цим були спроби вивчення можливості корекції зрушень морфофункціональних характеристик сперми за допомогою антиоксидантів (Lenzi A. et al., 1994; Nivsarkar M. et al., 1998; Omu A. et al., 1999; Rolf C. et al., 1999). Результати цих досліджень неоднозначні і найчастіше суперечливі. Це пов'язано скоріше всього з тим, що залишаються невивченими багато аспектів морфофункціонального стану сперми, у яких вільнорадикальне окислення відіграє конструктивну або деструктивну роль.

У зв'язку з цим, доцільним є дослідити, чи існує зв'язок між рухливістю, концентрацією і особливостями структури сперматозоїдів, з одного боку, та інтенсивністю продукції ними KP, з іншого, у чоловіків із нормальними та зміненими морфофункціональними характеристиками сперми.

Відомо, що в різних екологічних умовах, при дії іонізуючої радіації морфофункціональні характеристики сперми значно змінюються (Вагіооу В. ^ аі., 1997; РізсЬЬеіп А. еі аі., 1997). Разом з тим, невивченим залишається питання про зв'язок між інтенсивністю вільнорадикального окислення в спермі з її морфофункціональним станом як у осіб із нормальними кількісними і якісними показниками сперми, так і при зміні цих показників у чоловіків, що працюють в умовах дії малих доз іонізуючої радіації, а також у осіб, що страждають на безплідність, яка супроводжується різким зниженням кількості та якості сперматозоїдів. Малодослідженим залишається також питання про взаємозв'язок між процесами вільнорадикального окислення в спермі та в крові. Такі дослідження необхідні, оскільки інтенсивність ВРО у крові відбиває сумарну активність і спрямованість процесів ВРО в тканинах організму. Встановлення закономірностей подібних взаємозв'язків може відкрити нові можливості корекції порушень морфофункціональних характеристик сперми і пов'язаних з ними вільнорадикальних процесів.

Як відомо, одним із засобів нефармакологічного впливу на вільнорадикальні процеси є періодичні гіпоксичні впливи, що знижують інтенсивність ВРО і підвищують активність антиоксидантних систем при деяких захворюваннях (бронхіальній астмі, алергічних захворюваннях, хворобі Паркінсона - Меєрсон Ф.З., 1992; Маньковська І.М. та ін., 1993; ЗегеЬгоУзкауа Т.У. еі аі., 1999). У той же час, питання про можливість корекції зрушень вільнорадикальних процесів і морфофункціональних характеристик сперми за допомогою гіпоксичних тренувань залишається цілком недослідженим.

Із сказаного випливає, що дослідження особливостей вільнорадикальних процесів у спермі і крові чоловіків із різними морфофункціональними показниками сперми є актуальним не тільки для розуміння фундаментальних механізмів діяльності сперматозоїдів, а й для корекції порушень цієї діяльності.

Мета роботи: дослідити особливості вільнорадикального окислення в спермі і крові людини при різних морфофункціональних характеристиках сперми, а також можливості корекції зрушень процесів ВРО за допомогою періодичних гіпоксичних впливів.

Основні завдання дослідження:

1. Вивчити показники структури та функціональної активності сперматозоїдів у осіб із різним станом репродуктивної функції: працівників Чорнобильскої атомної станції, осіб із встановленою олігозооспермією, а також у мешканців міст Києва і Львова.

2. Дослідити показники спонтанної та ініційованої хемілюмінесценції в суцільній спермі та її фракціях (спермальній плазмі, суспензії сперматозоїдів) у осіб із різними морфофункціональними характеристиками сперми.

3. Дослідити показники спонтанної та ініційованої хемілюмінесценції сироватки крові, концентрацію продуктів перекисного окислення ліпідів і активність антиоксидантних ферментів крові, а також активність лейкоцитарних ферментів у осіб вищезгаданих груп.

з

4. Вивчити вплив двотижневого курсу періодичної гіпокситерапії на вільнорадикальні процеси в крові та спермі у осіб зі зміненими морфофункціональними показниками сперми.

Наукова новизна одержаних результатів. Показано, що певний рівень продукції вільних радикалів у спермі здорових людей є необхідною умовою нормального перебігу процесів, пов’язаних із репродуктивною функцією. Отримано нові дані про надмірну активацію ВРО у спермі зі зниженими морфофункціональними характеристиками. Вперше виявлено, що зниження концентрації і рухливості сперматозоїдів як при олігозооспермії, так і внаслідок дії екологічних чинників, супроводжується підвищенням інтенсивності ВРО в суцільній спермі та її фракціях. Встановлено особливості морфологічних і функціональних показників сперми чоловіків, що працювали на ЧАЕС, а також мешканців Києва.

Отримано нові дані про зв'язок між інтенсивністю процесів ВРО у спермі і крові людини: підвищений рівень хемілюмінесценції і концентрації продуктів перекисного

окислення ліпідів (ПОЛ) у крові позитивно корелює з хемілюмінесценцією спермальної плазми. Вперше показано, що курс періодичної гіпоксії у працівників ЧАЕС і мешканців Києва призводить до зниження рівня ВРО в крові та активації еритроцитарної СОД, а також підвищення рухливості сперматозоїдів.

Теоретичне і практичне значення одержаних результатів. Результати досліджень мають теоретичну цінність, оскільки поглиблюють існуючі уявлення про участь процесів ВРО в життєдіяльності сперматозоїдів із нормальними та зміненими характеристиками. Показано взаємозв'язок між інтенсивністю ВРО в спермі і рівнем рухливості сперматозоїдів, що може сприяти більш детальному розумінню ролі кисневих радикалів у здійсненні репродуктивної функції людини. Отримані дані з’ясовують патогенетичні шляхи корекції порушень морфофункціонального стану сперми і пов'язаних з ними змін вільнорадикальних процесів та вказують на перспективність подальшого дослідження можливостей корекції чоловічої репродуктивної функції за допомогою періодичних гіпоксичних впливів.

Результати і висновки цієї роботи можуть бути використані в науково-дослідних інститутах, що займаються вивченням репродуктивної функції, та при викладанні курсів фізіології людини і тварин, нормальної і патологічної фізіології в університетах і медичних навчальних закладах. ’

Особистий внесок автора. Автором самостійно визначені мета і завдання роботи. Особисто виконані дослідження ВРО в крові і спермі людей, що проживають у різних регіонах України, і хворих на безплідність, проведені курси гіпоксичного тренування, зроблено аналіз фактичного матеріалу, написана робота.

Обстеження репродуктивної функції здорових людей і осіб з олігозооспермією, зокрема збір матеріалу і морфологічний аналіз сперми, проводилися разом із лікарями відділення сексопатології Інституту урології і нефрології АМНУ (зав. відділенням, д.м.н., професор І.І..Горпинченко, д.м.н. М.І.Бойко та к.м.н. Л.І.Добровольська), а також із

завідувачем кафедрою андрології Олд Домініон Університету (Норфолк, США), професором Робертом Джеймсом Свенсоном.

Апробація роботи. Результати роботи доповідались на: Міжнародних

конференціях з клінічної хемілюмінесценції в Берліні у 1994 і 1996 рр. (Німеччина); Міжнародному конгресі «Інтерастма-1995» у Познані у 1995 р. (Польща); на дев'ятому і десятому Міжнародних симпозіумах по гіпоксії в Лейк-Луізі у 1995 і 1997 рр. (Канада); на засіданнях київського відділення Українського патофізіологічного товариства у 1998 і 2000 рр.

Публікації. За результатами роботи надруковано 7 статей і 11 тез доповідей.

Обсяг і структура дисертації. Дисертаційна робота викладена на 130 сторінках друкованого тексту, складається зі вступу, огляду літератури, опису матеріалів та методів досліджеіпія, 3 розділів результатів власних досліджень, розділу аналізу та узагальнення результатів дослідження, висновків і списку літератури, який складається із 155 джерел. Робота ілюстрована 17 таблицями і 6 рисунками.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Об’єкт та методи дослідження. Нами обстежено 87 чоловіків у віці 20-37 років, що розподілялись на чотири групи:

Група 1 складалася із 10 осіб, які в 1986-87 рр працювали вахтовим методом на ЧАЕС і жили в м. Славутич. Усі члени групи одержали в середньому по 0.25 БЕР іонізуючого опромінення. Обстеження проведено через 8 років після аварії на ЧАЕС.

Група 2 складалася із 18 пацієнтів Інституту урології і нефрології АМНУ з клінічними та лабораторними ознаками порушення репродуктивної функції у вигляді олігозооспермії та безплідності.

Група 3 була сформована із 22 умовно здорових чоловіків - курсантів Київського військового інституту керування і зв'язку, які ніколи не звертались до медичних закладів зі скаргами на розлади репродуктивної функції.

Група 4 складалася із 37 здорових чоловіків - курсантів Львівської академії міліції.

Щодо усіх досліджуваних була зібрана інформація про куріння, вживання алкоголю і кофе. Кваліфікованими лікарями - співробітниками Інституту урології і нефрології АМНУ разом із професором Р. Дж. Свенсоном було проведено ретельне медичне обстеження усіх випробуваних.

Всі дослідження сперми і крові були проведені вранці, натще після 12 годин голодування. У частини досліджуваних, які були піддані гіпоксичному тренуванню, брали проби крові і сперми тричі: вперше, потім через 2 тижні, і потім після 2-тижневого курсу тренувань. '

Морфофуикціональні характеристики сперми людини. Дослідження об’єму, pH, рухливості і концентрації сперми проводилося відразу ж після забору проб. pH вимірювався рН-метром фірми Ііасіеікіз (Угорщина). Концентрація сперматозоїдів вимірювалася в камері Горяєва при розведенні сперми у співвідношенні 1 : 200 розчином,

що містить 5 г гідрокарбонату натрію і 1 мл формаліну на 100 мл дистильованої води (Kruger T., 1988). Розраховувалася кількість сперматозоїдів у 1 мл сперми та загальна кількість сперматозоїдів у пробі шляхом множення значення концентрації на об’єм еякуляту. Рухливість сперми аналізували за допомогою ATS - аналізатора рухливості (J. С. Diffusion International, La Ferte Frensel) при температурі 37° С. Було досліджено 100 траєкторій сперматозоїдів для кожної проби. Визначали відносну кількість всіх рухливих сперматозоїдів у відсотках від загальної кількості.

Дослідження морфологічних особливостей сперми проводили за методом R.Eliasson (1971). У роботі застосовувалися критерії ВООЗ для оцінки морфологічних характеристик сперми (форма та розміри головки, акросоми, шийки і хвоста сперматозоїда, співвідношення параметрів головки і шийки та ін.). Оцінювалася відносна кількість сперматозоїдів із нормальними морфологічними характеристиками у відсотках від їх загальної кількості.

Інтенсивність ВРО у спермі і крові. Хемілгомінометрію для оцінки інтенсивності ВРО в суспензії сперматозоїдів, спермальній плазмі, суцільній спермі і сироватці крові здійснювали на приладі ХЛМЦ-1 (Україна) за методом Н.І. Серкіза (1984). Ініціацію хемілюмінесценції проводили додаванням у вимірювальну кювету 0.02 мл 3%-ного розчину Н2О2. Вимірювали інтенсивність першого спалаху після ініціації (нік ХЛ) та суму імпульсів випромінювання за першу хвилину.

Концентрацію продуктів ПОЛ у крові (малонового діальдегіду - МДА, дієнових коньюгатів та гідроперекисів) визначали за допомогою ТБК-теста. Активність еритроцитарної СОД визначали спектрофотометричним методом, що базується на визначенні ступеня гальмування реакції окислювання кверцетину (М.А.Королюк, 1988). Активність каталази визначали в суцільній крові за методом, що заснований на спроможності перекису водню утворювати із солями молібдену стійкий забарвлений комплекс (М.А.Королюк, 1988).

Морфологічний і цитохімічний аналіз крові. У пробах крові з пальця визначали вміст лейкоцитів і популяційний склад клітин. Цитохімічні дослідження активності лейкоцитарних ферментів проводили з використанням напівкількісного методу оцінки (Hayhoe F., Qualino D., 1980). Активність сукцинатдегідрогенази (СДГ) і

лактатдегідрогенази (ЛДГ) у лімфоцитах оцінювалася по реакції відновлення солей нітросинього тетразолію у вигляді осаду диформазана синього кольору. Активність НАДФ+-оксидази нейтрофілів визначали за методом З.М.Бутенко та ін.(1978). Визначення активності мієлопероксидази (МПО) нейтрофілів проводили за методом, який базується на реакції окислення бензидину перекисом водню.

Метод гіпоксіїчного тренування. Нами було використано метод періодичних гіпоксичних впливів, який базується на методиці зворотнього дихання з контрольованим поглинанням вуглекислого газу (зростаюча нормобарична ізокапнічна гіпоксія). Досліджувані тричі на день із перервами в 15 хвилин дихали в спірограф, в якому парціальний тиск кисню поступово зменшувався. Вихідна газова суміш складалася з

20.9% Ог і 79.1% N2. Парціальний тиск кисню і вуглекислого газу контролювали за допомогою мас-спектрометра МХ62-02. Людина дихала в спірограф 5-6 хвилин до досягнення концентрації 7-8% кисню у вдихуваному повітрі. Тренування проводили протягом 15 днів щодня крім неділі.

Статистична обробка даних. Для обробки отриманих результатів використовували парні та непарні критерії Стьюдента, Вілкоксона та Вілкоксона-Манна-Уітні. Кореляційний аналіз здійснювали з використанням програм АІЧОУА.

Результати досліджень та їх обговорення.

Морфофункціональні характеристики сперми та інтенсивність вільнорадикальних процесів в ній. Показники, що характеризують функціональний стан сперматозоїдів і сперми, достовірно відрізнялися в досліджених групах. Найбільш низька концентрація сперматозоїдів спостерігалась у осіб з олігозооспермією (18+5.6 млн/мл). У групі працівників ЧАЕС цей показник (75+14 млн/мл) виявився в 2.7 рази нижчий, ніж в групі львівських курсантів (206±10.1 млн/мл). У здорових молодих людей, що постійно проживають у Києві, концентрація сперматозоїдів (148+16.8 млн/мл) була знижена на 40% у порівнянні зі львівською групою, але виявилася вищою, ніж у групі працівників ЧАЕС. Аналогічний розподіл мали показники загальної кількості сперматозоїдів (рис. 1).

Концентрація сперматозоїдів Вміст рухливих сперматозоїдів

250 200 § 150 § 100 50 0

100

80

60

40

20

0

Вміст сперматозоїдів з нормальною структурою

400 300 ; 200 100 0

Загальна кількість рухливих сперматозоїдів

Рис.І. Морфофункціональні характеристики сперми

* * і в —

Гр. 1 (Чорнобиль) іііі Гр.2 (олігозооспермія) ШГр. З (Київ)

* -р< 0,05 в порівнянні з групою 4; ** р<0,01 в порівнянні з групою 4.

:х: Гр. 4 (Львів)

*

Найнижчий відсоток рухливих сперматозоїдів спостерігався у працівників ЧАЕС (42.2 ±5.3%). У киян рухливість сперматозоїдів (63.6±3.8%) виявилася вірогідно більш високою, ніж у працівників ЧАЕС, однак значно нижче, ніж у львів’ян (81.4±5.3%). Цей

показник у осіб з олігозооспермією (60.5±5.5) не відрізнявся від такого в київській групі, був вірогідно вище показників групи працівників ЧАЕС і вірогідно нижче показників групи львів’ян.

Показник загальної кількості рухливих сперматозоїдів залежить від концентрації сперматозоїдів в еякуляті. Тому найнижчі показники спостерігалися в групі осіб з олігозооспермією. У працівників ЧАЕС загальна кількість рухливих сперматозоїдів була достовірно нижчою за таку в групах киян (у 2 рази) і львів'ян (у 3 рази). Київська група по даному параметру була в 2.3 рази вища за групу працівників ЧАЕС і вірогідно (у 1.5 рази) нижча за групу львів’ян. Львів'яни по даному показнику були вірогідно вищі за представників всіх інших груп. Подібний розподіл між групами мав місце також щодо відносного вмісту сперматозоїдів з високою рухливістю.

Зниження концентрації і рухливості сперматозоїдів у робітників ЧАЕС можна пояснити пошкоджуючою дією іонізуючої радіації на сперматогенез. За даними літератури (Нікітін А.І., 1998), опромінення порівняно невеликої інтенсивності може викликати минущу азооспермію. Необхідно відзначити, що незважаючи на знижені характеристики ¿перми в групі працівників ЧАЕС щодо інших груп здорових людей, ці показники знаходяться в межах норми ВООЗ, тобто така сперма при інших сприятливих умовах (наявність овуляторних циклів, життєздатність ооцитів, продукція необхідної кількості цервікального слизу естрогенового типу у жінки, збіг термінів статевих актів і овуляції, та інше) може забезпечити зачаття.

Таблиця 1. Показники хемілюмінесценції компонентів сперми досліджуваних осіб.

Спермальна плазма Суцільна сперма Сперматозоїди

Групи ХЛ, ПікХЛ, ХЛ, Пік ХЛ, ХЛ, ПікХЛ,

ічп/хе тп ІМП /хв імп ¡мп /хв імп

1.Чорнобиль 355.3 +87.0 62±7.1 560.6 ±80.8 95.4 ±9.1 345.6 +47.8 57.2 ±6.1

2,Олігозооспермія 397.0 ±69.1 53±6.4 514.0 ±20.1 80.0 ±12.4 288.0 +20.0 51±4.3

3. Київ 336.9 ±37.7 46±4.1 225.0 ±22.3 46.3 ±4.2 175.9+25.7 43.2 ±3.8

4. Львів 237.3 ±25.5 32±3.8 196.5 ±29.5 26.2 ±3.4 156.2 ±19.7 18.2 ±2.1

Вірогідність

Гр 1-Гр 4 NS р<0.01 р<0.05 р<0.01 р<0.05 р<0.01

Гр 2-Гр 4 р<0.05 р<0.01 р<0.05 р<0.01 р<0.05 р<0.01

Гр З-Гр 4 р<0.05 р<0.05 NS р<0.05 NS р<0.01

Гр 1-Гр 2 NS NS NS NS NS NS

Гр 2-ГрЗ NS NS р<0.05 р<0.05 р<0.05 NS

Гр 1-ГрЗ NS р<0.05 р<0.01 р<0.01 р<0.01 р<0.05

ХЛ - сумарне випромінювання ініційованої хемілюмінесценції ПікХЛ - максимальна інтенсивність ХЛ після ініціації N8 -різниця невірогідна

Зниження рухливості, концентрації і морфологічних характеристик сперми у мешканців Києва в порівнянні з мешканцями Львова може бути викликано комплексним впливом групи чинників, серед яких не можна виключити вплив іонізуючої радіації, джерелом якої є ЧАЕС. Водночас жителі великого міста підлягають дії інших чинників, що впливають

на репродуктивну функцію. Серед них особливо варто виділити інформаційні перевантаження, порушення режимів сну і відпочинку, шкідливі звички, конфлікти в побуті і на роботі. Створювані в такий спосіб стресорні ситуації пригнічують репродуктивну функцію. Отримано дані про те, що у тварин хронічні стресорні впливи викликають зміни гормонального фону з наступним зниженням репродуктивної функції (Сапунов В.Б.,1984; Біляєв Д.К., 1988). Надходження деяких хімічних токсичних речовин із водою та їжею може також негативно впливати на репродуктивну функцію. Зокрема, хімічні речовини змінюють характер секреції простати і сім'яних пухирців, що впливає на якість сперми (ЗсЬагасіег Б., 1993).

Результати дослідження вільнорадикальньїх процесів у спермі показали, що хемілюмінесценція суцільної сперми в групі хворих на олігозооспермію майже в 3 рази перевищує цей показник у групі львів'ян. У групі чорнобильців він знаходився на тому ж рівні, що й у хворих. Між киянами та львів'янами достовірних змін за цим показником виявлено не було (табл.1.).

Щодо хемілюмінесценції термальної плазми групи осіб з олігозооспермією і чорнобильців не відрізнялися між собою. Показники у групі киян були вірогідно вищі, ніж у львів'ян. У більшій мірі розходження були виражені по показнику ХЛ сперматозоїдів. Звертає на себе увагу, що найвищий рівень цього показника був у групі чорнобильців: він у 2,5 рази перевищував рівень у львів'ян. У групі осіб з олігозооспермією ХЛ сперматозоїдів була також значно вища, ніж у львів'ян і киян. Київська група в даному випадку не відрізнялася від львівської. На рис.2 подані індивідуальні хемілюмінограми представників чорнобильської та київської груп. Можна зауважити, що хемілюмінограми суспензій сперматозоїдів значно розрізняються, у той час як хемілюмінограми спермальної плазми практично ідентичні.

Хемілюмінесценція суспензії сперматозоїдів

Хемілюмінесценція спермальної плазми

-Ряді

-Ряд2

-Ряді

-Ряд2

Часові інтервали (х 4 сек)

Часові інтервали (х 4 сек)

Рис.2, Індивідуальні хемілюмінограми суспензії сперматозоїдів та спермальної плазми представників чорнобильської (1) та київської (2) груп.

Таким чином, розходження за морфофункціональними показниками сперми між групами досліджуваних осіб супроводжувалися аналогічними розходженнями вільнорадикальних процесів у ній. Проведений нами вперше багатофакторний кореляційний аналіз між морфологічними і функціональними характеристиками сперми, з одного боку, і вільнорадикальними процесами в ній, з іншого, показав, що зниження рухливості, а також концентрації сперматозоїдів супроводжувалося підвищенням рівня вільнорадикального окислення. Коефіцієнт кореляції між рухливістю сперматозоїдів та інтенсивністю їх ХЛ дорівнював -0.48 (р < 0.01). Простежувалась негативна кореляція між загальною кількістю рухливих сперматозоїдів та інтенсивністю ХЛ суцільної сперми (г = -

0.30, р < 0.05), спермальної плазми (г = -0.33, р < 0.05) та сперматозоїдів (г =- 0.46, р <

0.01), а також концентрацією дієнових коньюгатів (г = -0.34, р < 0.05) та гідроперекисів (г = 0.31, р > 0.05). З іншого боку, не спостерігалося вірогідного зв'язку між концентрацією аномальних клітин та інтенсивністю ХЛ суцільної сперми, спермальної плазми і сперматозоїдів. Таким чином, ми не можемо стверджувати, що джерелом вільнонорадикального окислення в спермі є виключно аномальні клітини. Концентрація лейкоцитів у спермі не розрізнялася у представиників різних груп. Тому лейкоцити як джерело надлишкової продукції вільних радикалів також виключаються. Залишається припустити, .що різна інтенсивність вільнорадикальних процесів у спермі представників різних груп обумовлена різним рівнем продукції КР сперматозоїдами зі зниженою рухливістю. Виходячи з наших даних, можна зробити висновок, що низька активність сперматозоїдів супроводжується підвищенням продукції ними вільних радикалів. Можливо, що між явищем активації ВРО і зменшенням рухливості сперматозоїдів існують причинно-слідчі відношення. У літературі є дані про те, що рухливість знижується і швидко припиняється відразу ж після блокади мітохондріального дихального ланцюга і відновлюється після додавання до сперматозоїдів АТФ (Alvares J. et al.,1987). Можна припустити, що порушення роботи мітохондрій у сперматозоїдах зі зниженою рухливістю супроводжується активацією синтезу кисневих радикалів. Інше пояснення може бути пов'язано з тим, що у сперматозоїдах зі зниженими морфофункціональними характеристиками включаються механізми апоптозу, що супроводжується підвищеною продукцією кисневих радикалів.

Можливо, що деякий внесок в активацію ВРО сперми вносять екзогенні гідроперекиси, що надходять із крові. Коефіцієнт кореляції між інтенсивністю ХЛ сироватки крові та суцільної сперми по сукупним даним всього досліджуваного контингенту (87 осіб) складав 0,3 (р<0,05). Як відомо, дія іонізуючої радіації викликає активацію ПОЛ в тканинах, що призводить до накопичення в крові гідроперекисів, які проходять крізь гематотестикулярний бар’єр і стимулюють перекисні процеси в спермі.

З метою більш глибокого дослідження механізмів підвищення інтенсивності ВРО сперми осіб обстежених груп вивчалися показники вільнорадикальних процесів крові. Показники ВРО в крові характеризують інтенсивність даного процесу в цілісному організмі, тому по результатах дослідження крові можна судити, чи є зміни ВРО сперми

відбитком загальної спрямованості даного процесу в тканинах. Нами досліджувалась спонтанна та ініційована хемілюмінесценція сироватки крові, концентрація дієнових коньюгатів, гідроперекисів та МДА в крові, активність СОД і каталази крові, а також активність ферментів ЛДГ, СДГ,НАДФ+ оксидази і МПО лейкоцитів.

Вміст лейкоцитів у крові обстежених осіб знаходився в межах норми ВООЗ та істотно не розрізнявся у представників різних груп. Водночас, при дослідженні кількісних і якісних особливостей клітинних елементів білої крові виявлені значні розходження між досліджуваними групами. За вмістом паличкоядерних нейтрофілів показники у групах чорнобильців і киян були на 50% вище, ніж у львівській групі. Для групи осіб з олігозооспермією різниця була невірогідна. Відносний вміст сегментоядерних нейтрофілів у працівників ЧАЕС (51±3,7%), осіб з олігозооспермією (48±2,8%) і киян (51±3.1%) був знижений щодо такого в групі львів'ян (59±1,3%). З іншого боку, відносний вміст лімфоцитів в крові в групах працівників ЧАЕС (36±1,7%), осіб з олігозооспермією (36± 2,3%) і киян (33±1,8%) був вищий, ніж в групі львів'ян (28±1.1%). Показники лейкоцитарної формули свідчать про те, що в 1,2 та 3-ій групах спостерігається зниження концентрації нейтрофілів на фоні підвищення концентрації лімфоцитів відносно аналогічних показників львівської групи. Найбільше ці відмінності виражені в групі працівників ЧАЕС.

Рис.З. Активність ферментів нейтрофілів та лімфоцитів крові в досліджених групах

Ш Гр. 1 Чорнобиль) Я Гр.2 (олігозооспермія) ШкГр.З(Кшв) ■ 'Гр. 4 (Львів)

* - р< 0,05 в порівнянні з групою 4; ** р<0,01 в порівнянні з групою 4.

Активність ЛДГ і СДГ лімфоцитів не відрізнялися у представників досліджуваних груп. Таким чином, активність ферментів, що відповідають за енергозабезпечення цих клітин, суттєво не змінена. В той же час, активність бактерицидних ферментів лейкоцитів

в групах працівників ЧАЕС і киян була значно вищою ніж у мешканців Львова. Так, активність МПО - головного ферменту азурофільних гранул в цих групах була на 10-11% вища ніж у групі львів'ян. Активність НАДФ+ -оксидази нейтрофілів у працівників ЧАЕС і киян була також підвищена на 17-25% у порівнянні зі львівською групою (рис.З).

При оцінці про- і антиоксидантних властивостей крові було встановлено, що інтенсивність спонтанної ХЛ сироватки крові у групі працівників ЧАЕС була достовірно вищою за таку у львівській групі. У всіх інших групах за цим показником розходжень не спостерігалося. Інтенсивність ініційованої ХЛ сироватки крові в групі працівників ЧАЕС була вірогідно (на 23%) вища за таку в львівській групі і вища, ніж у групі осіб з олігозооспермісю (рис.4). Найбільш виражені розходження між групами спостерігалися за показником піку ХЛ. У групі працівників ЧАЕС даний показник був у два рази вищий,

ХЛі

пік ХЛ

1000 воо 8 боо

І 400 200 о

* 150 - * *

и т

— к -1 • МЇЕ.г ¿--І "Дії > . 100 с 2 50 .-.V

ЛГіг_ іііііііі

'

Рис. 4. Показники інтенсивності вільнорадикальних процесів в крові

Ш: Гр. 1 (Чорнобиль) Я Гр.2 (олігозооспермія) Ш:Гр. З (Київ) Гр. 4 (Львів)

* -р< 0,05 в порівнянні з групою 4; ** р<0,01 в порівнянні з групою 4.

ніж у львівській групі, вірогідно вищий, ніж у групах осіб з олігозооспермією і киян.

Рівень дієнових коньюгатів у крові в групі працівників ЧАЕС був у 2,5 рази вищий, ніж у групі львів'ян і вірогідно вищий, ніж у групі осіб з олігозооспермією. У групі киян даний показник був у 2 рази вищий, ніж у львівській групі і вірогідно вищий, ніж у групі осіб з олігозооспермією. Аналогічна картина спостерігалася щодо показників концентрації гідроперекисів: найвище значення показника було в групі працівників ЧАЕС (на 70% вище, ніж у львівській групі) , потім - в групі киян ( на 41% вище, ніж у групі львів'ян). Концентрація МДА в крові в групі працівників ЧАЕС була вища на 55% за таку у групі

львів'ян. Концентрація МДА в групі киян перевищувала на 23% таку у львівській групі. У групі осіб з олігозооспермією даний показник не відрізнявся вірогідно від такого у львівській групі.

Таким чином, показники інтенсивності вільнорадикального окислення на всіх досліджуваних рівнях - починаючи від перших стадій, про які можна судити за показниками хемілюмінесценції, і закінчуючи кінцевими продуктами - гідроперекисами і МДА - були підвищені в крові у працівників ЧАЕС і киян у порівнянні зі львівською групою. При цьому найбільш виражені зміни ВРО крові спостерігалися в групі працівників ЧАЕС. У осіб з олігозооспермією виражених змін в інтенсивності вільнорадикальних процесів у крові виявлено не було. Таким чином, за винятком цієї останньої групи, у осіб із виявленим зниженням морфофункціональних характеристик сперми та підвищенням інтенсивності вільнорадикальних процесів у ній спостерігається також активація ВРО крові.

Активність еритроцитарної СОД і каталази в групі працівників ЧАЕС була вища рівня цих показників у групі львів'ян. У осіб з олігозооспермією дані показники вірогідно не відрізнялися від львів'ян. Така активація системи антиоксидантного захисту в групах осіб з регіону із підвищеним радіаційним фоном може розглядатися як компенсаторна реакція у відповідь на інтенсифікацію вільнорадикальних процесів.

ХЛі-Чорнобиль

ХПі-Київ

МДА-Чорнобиль

■

-Ьйішаациі

4

1 3 §2 2 * 1

0

МДА-Київ

Рис. 5. Вплив гіпоксичного тренування на вільнорадикальні процеси в крові представників чорнобильської та київської груп.

= До тренування НІ Після тренування

* -р< 0,05 в порівнянні з вихідним станом; ** р<0,01 в порівнянні з вихідним станом.

Дані про позитивний вплив гіпоксичного тренування на стан здоров’я людини, зокрема, на систему крові, послужили основою для проведення курсу гіпокситерапії у осіб зі зниженими морфофункціональними показниками сперми. Для того, щоб переконатися,

що зміни досліджуваних показників відбулися дійсно під впливом гіпоксії, нами було проведено спеціальне контрольне дослідження, у якому здоровим особам імітували всі умови гіпоксичного тренування, однак без змін парціального тиску кисню у вдихуваній суміші.

Результати досліджень показників репродуктивної функції після курсу періодичної гіпоксії показали, що морфофункціональні характеристики сперми, а також показники вільнорадикальньїх процесів у ній змінилися таким чином: відбулося підвищення на 22% концентрації рухливих сперматозоїдів на фоні зниження ХЛ і піку ХЛ суцільної сперми. Ймовірно, що позитивні зміни з боку концентрації сперматозоїдів та їх морфологічних характеристик можна очікувати в більш пізні терміни часу після закінчення курсу гіпокситерапії, враховуючи строк формування нових сперматозоїдів із стовбурових клітин (Swanson R., 1990).

Найбільш виражені зміни після курсу гіпоксичного тренування спостерігалися за показниками ВРО крові. Зареєстровано зниження ініціойваної ХЛ і піку ХЛ сироватки крові відповідно на 14% і 21% (рис. 5) і підвищення активності еритроцитарної СОД на 42%. В групі чорнобильців відмічено також вірогідне зниження концентрації МДА в крові, підвищення вмісту лейкоцитів при зростанні кількості нейтрофілів. Ці дані свідчать про коригуючу дію періодичних гіпоксичних впливів на морфофункціональні показники і ВРО в крові і спермі людини.

Таким чином, у даній роботі показано, що зниження морфофункціональних характеристик сперми супроводжується активацією ВРО в сперматозоїдах і спермальній плазмі. У осіб, що проживають в екологічно несприятливих умовах, погіршення якості сперми та інтенсифікація вільпорадикальних процесів в ній супроводжується активацією ВРО крові. Ці зрушення частково нормалізуються під впливом гіпоксичного тренування.

ВИСНОВКИ

1. Процеси вільнорадикального окислення в спермі здорових людей характеризуються стабільним рівнем активності, що є необхідним для нормального перебігу процесів, пов'язаних зі здійсненням репродуктивної функції.

2. Кількісні і якісні характеристики сперми молодих чоловіків, що мешкають у різних регіонах України, різні. Найнижчі показники концентрації і рухливості сперматозоїдів, а також мала кількість сперматозоїдів з нормальною структурою зареєстровані у працівників-вахтовиків ЧАЕС. У киян ці показники знаходяться в межах норми ВООЗ, однак вірогідно нижче, ніж у молодих чоловіків, що мешкають у Львові.

3. Зниження концентрації і рухливості сперматозоїдів, порушення їх структури супроводжуються підвищенням інтенсивності вільнорадикального окислення в суцільній спермі та її фракціях. Найвищий рівень негативної кореляції спостерігається між рухливістю сперматозоїдів і інтенсивністю хемілюмінесценції спермальної плазми.

4. Показники хемілюмінесценції сироватки крові, концентрації гідроперекисів, дієнових коньюгатів та малонового діальдегіду у працівників ЧАЕС значно підвищені в порівнянні з такими у представників київської і львівської груп, інтенсивність ВРО в крові киян вища, ніж у мешканців Львова.

5. Підвищений рівень хемілюмінесценції крові і концентрації продуктів ПОЛ у ній позитивно корелює з інтенсивністю хемілюмінесценції спермальної плазми.

6. Показники хемілюмінесценції сироватки крові, концентрації гідроперекисів, дієнових коньюгатів і малонового діальдегіду в крові осіб з олігозооспермією не змінені в порівнянні з аналогічними показниками у мешканців Львова і не відповідають високому рівню ВРО в спермі.

7. В лейкоцитах крові працівників ЧАЕС і киян активність кисень-генеруючих ферментів (НАДФ+ -оксидаза і мієлопероксидаза) підвищена в порівнянні з такою у мешканців м. Львова, що супроводжується змінами лейкоцитарної формули у бік зниження кількості нейтрофілів і підвищення концентрації лімфоцитів.

8. Двотижневий курс гіпоксичного тренування у працівників ЧАЕС і мешканців Києва призводив до нормалізації лейкоцитарної формули, корекції показників вільнорадикального окислення в крові та активації еритроцитарної СОД, підвищення рухливості сперматозоїдів на фоні зниження хемілюмінесценції суцільної сперми. Інтервальну гіпокситерапию доцільно застосовувати для корекції вільнорадикальньїх процесів у крові і спермі людини.

Перелік публікацій за темою дисертації:

1. Ссребровська З.О., Денисенко Г.Т., Серебровська Т.В. Вплив нових метаболічних препаратів рикавиту та мілдоронату на параметри кислотно-основного стану крові людини при гіпоксії. Фізіол. журн., 1992, т.38, №1, с.26-31.

2. Serebrovskaya T.V., Scrcbrovskaya Z.A., Afonina G., Minyailenko T. Effect of intermittent hypoxic training on human respiration, free radical processes and immune system. In: High Altitude Medicine , ed by G.Ueda et al. Matsumoto, Shinshu University Press, 1992, p.77-82.

3. Серебровская 3.A., Серебровская T.B., Афонина Г.Б. О взаимосвязи между состоянием свободнорадикальных процессов и иммунологической реактивности человека при гипоксической тренировке. - В кн.: Интервальная гипоксическая тренировка, эффективность, механизмы действия. Киев, КГИ ФК, 1992, с.81-83.

4. Serebrovskaya Т.V., Mankovskaya I.N., Serebrovskaya Z.A., Oberenko O.A., Belinskaya

I.V. The effect of intermittent hypoxic exposure on free-radical processes and antibacterial system defence in bronchial asthma. J. Hypoxia Medical, 1994, N2, p.64.

5. Mankovskaya I., Serebrovskaya T., Serebrovskaya Z., Moshchich V. Effect of

intermittent hypoxia on free-radical processes and antioxidant status in patients with bronchial asthma.// Int. Conf. on Clinical Chemiluminescense, Berlin, 1994, Abstr. P-C21.

6. Serebrovskaya Т., Mankovskaya I., Serebrovskaya Z., Afonina G. Relationship between blood serum chemiluminescense and functional activity of leukocytes in humans under hypoxic training. // Int. Conf. on Clinical Chemiluminescense, Berlin, 1994, Abstr. P-027.

7. Serebrovskaya Т., Swanson R.J., Mankovskaya I., Serebrovskaya Z., Moshchich V., Oberenko O. Training with intermittent hypoxia (HT) influences free radical processes and glutathione antioxidant system enzymes in bronchial asthma patients. Int.Cong."Interasma 95", Poznan, Poland, 30.08-02.09.1995, p. 0-43.

8. Serebrovskaya T.V., Serebrovskaya Z.A., Oberenko O. and Belinskaya I. Intermittent hypoxic training and the individual response cf respiration and free radical processes. The Ninth International Hypoxia Symposium, Lake Louise, Canada, Feb.14-18,1995, p.26.

9. Серебровская 3.A., Серебровская T.B., Афонина Г.Б. Хемилюминесценция, перекнсное окисление липидов крови и активность нейтрофилов при гипоксической тренировке у лиц, подвергшихся воздействию ионизирующего излучения // Радиац. биол. Радиоэкология.- 1996. - N3, с. 394-399.

10.Mankovskaya I., Serebrovskaya Т., Serebrovskaya Z., Bystryukov V., Swanson R.J. Mechanisms of Taurine action during hypoxia . Int. Congr. of Experimental Biology, RockviUepike, Bethesda, MD. USA, April 1996,FASEB Journal, 10(3):A479.

11.Serebrovskaya Z., Swanson R.J., Serebrovskaya Т., Belinskaya I., Taylor S.L., Boyko N., Dobrovolskaya L., Gorpinchenko I., Coddington C.C. Sperm function and chemiluminescence of seminal plasma and spermatozoa in Ukrainian men exposed to longterm, low-dose Chernobyl radiation. II Int. Conf. on Clinical Chemiluminescence. Berlin, April 27-30,1996,P.-26A.

12.T.V.Serebrovskaya,R.J.Swanson,Z.A.Serebrovskaya,O.Appenzeller.Intermittent hypoxia alters hypoxic ventilatory responses (HVR). 10th Biennial Int.Symp. on Hypoxia and Mountain Medicine,Feb.I8-22, 1997, Lake Louise, Canada, Abstr.49,p.25.

13.Bemardi L., C.Passino, Z.Serebrovskaya, O.Appenzeller, T.Serebrovskaya. Autonomic changes during progressive hypoxia: effect of interval hypoxic training. 10th Biennial Int.Symp. on Hypoxia and Mountain Medicine, Feb.18-22,1997, Lake Louise, Canada, Abstr.52.

14.R.J.Swanson, T.Serebrovskaya, I.Gorpinchenko, N.Boyko, L.Dobrovolskaya, S.L.Taylor, Z.Serebrovskaya, I.Belynskaya, L.Vojteh. Biochemical, respiratory and reproductive evaluation of Ukrainian men eight year post-Chernobyl atomic power station catastrophe//

World Intermediate Congress of Clinical and Experimental Pathophysiology, Sofia, 30 May-1 June 1997, Abstracts, p.25.

15.Маньковська I.M., Серебровська 3.0. Роль кисневих радикалів у фізіології та патології сперми людини. Фізіол.журн., 1998, т.44, № 5-6, с. 118-125.

16.TV Serebrovskaya, RJ Swanson, IN Karaban, ZA Serebrovskaya, EE Kolesnikova. Intermittent hypoxia alters hypoxic ventilatory responses. Фізіологічний журн., 1999, т.45, № 5, c. 9-19.

17.Горпинченко I.I., Бойко М.І., Свенсон Р.Дж., Серебровська Т.В., Серебровська З.О., Добровольська Л.І., Трифонова Ю.П. Показники спермограми чоловіків, які проживали в районах різної віддаленності від Чорнобильської АЕС. Урологія, 1999, №4, с. 68-74.

18.3.А.Серебровська, І.М.Маньковська, М.І.Бойко, Л.І.Добровольська. Вільнорадикальні процеси в спермі людини після аварії на ЧАЕС. Ш з’їзд Українського товариства патофізіологів. Одеса, 2000, с. 126-127.

Анотації

Серебровська З.О. Особливості вільнорадикальних процесів у спермі і крові людини при зміні морфофункціональних характеристик сперми.- Рукопис Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю

03.00.13 - фізіологія людини і тварин Інститут фізіології ім. О.О.Богомольця НАН України, Національний медичний університет ім. О.О.Богомольця, Київ -2000.

Робота присвячена вивченню особливостей вільнорадикального окислення (ВРО) в спермі та крові людини при різних морфофункціональних характеристиках сперми, можливостей корекції порушень ВРО, а також функціональних, біохімічних та морфологічних показників сперми і крові за допомогою періодичних гіпоксичних впливів. Показано, що процеси ВРО в спермі здорових людей характеризуються стабільним рівнем активності, що є необхідною умовою нормального перебігу процесів, пов’язаних з репродуктивною функцією. Вперше виявлено різницю за морфологічними і функціональними показниками сперми між чоловіками, що працюють на ЧАЕС, мешканцями Києва і Львова. Відмічено, що зниження концентрації і рухливості сперматозоїдів як у випадку безплідності, так і під впливом екологічних факторів, супроводжується підвищенням інтенсивності ВРО в суцільній спермі та її фракціях. При цьому найвищий рівень від’ємної кореляції спостерігається між концентрацією рухливих сперматозоїдів та інтенсивністю хемілюмінесценції (ХЛ) спермальної плазми.

Отримано нові дані про зв’язок між інтенсивністю процесів ВРО в крові та спермі людини. Показано, що підвищений рівень ХЛ і концентрації продуктів перекисного окислення в крові позитивно корелює з ХЛ спермальної плазми. В роботі вперше показано, що курс періодичної гіпоксії у працівників ЧАЕС та у мешканців Киева призводив до зниження рівня ВРО крові, а також до позитивних змін показників сперми. Ключові слова: вільнорадикальне окислення, сперматозоїди, кров, періодична гіпоксія.

Серебровская 3. А. Особенности свободнорадикальных процессов в сперме и крови человека при изменении морфофункциональных характеристик спермы.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 030013 - физиология человека и животных.- Институт физиологии им. А.А.Богомольца НАН Украины, Национальный медицинский университет им. А.А.Богомольца, Киев. 2000.

Работа посвящена исследованию особенностей свободнорадикального окисления (СРО) в сперме и крови человека при различных морфофункциональных характеристиках спермы, возможности коррекции нарушений СРО, а также функциональных биохимических и морфологических показателей спермы и крови с помощью периодических гипоксических воздействий.

Исследовались четыре группы мужчин в возрасте 20-37 лет: рабочие - вахтовики ЧАЭС, лица с клиническими и лабораторными признаками нарушения сперматогенеза, а также здоровые жители городов Киева и Львова. Изучались морфофункциональные характеристики спермы, интенсивность СРО в сперме и крови, количественные и качественные характеристики лейкоцитов крови.

В результате проведенного исследования спермы у лиц вышеуказанных групп было обнаружено, что самые низкие показатели концентрации и подвижности сперматозоидов, а также относительно небольшое количество сперматозоидов с нормальной структурой зарегистрированы у больных с олигозооспермией и у рабочих-вахтовиков ЧАЭС. В группе киевлян эти показатели были в пределах нормы ВОЗ, однако достоверно ниже, чем у молодых мужчин, проживающих во Львове. По содержанию сперматозоидов с нормальной структурой самая неблагоприятная картина обнаружена в группе больных олигозооспермией. В группе рабочих ЧАЭС этот показатель был также достоверно ниже, чем в группах львовян и киевлян, а в группе киевлян - достоверно ниже, чем у жителей Львова. Таким образом, морфофункциональные характеристики спермы у работников ЧАЭС, лиц с олигозооспермией и в меньшей степени - у киевлян снижены относительно

аналогичных показателей у лиц львовской группы.

Результаты исследования свободнорадикальных процессов в сперме показали, что снижение концентрации и подвижности сперматозоидов, нарушение их структуры сопровождаются повышением интенсивности свободнорадикального окисления в цельной сперме и ее фракциях. Самые значительные различия между группами отмечались по показателю хемилюминесценции (XJI) сперматозоидов. Корреляционный анализ показал наличие достоверной отрицательной корреляционной связи между подвижностью сперматозоидов и уровнем их XJ1 (г = - 0,48 (р< 0.01). По данным литературы, возможными источниками повышения СРО в сперме могут быть аномальные сперматозоиды и лейкоциты. В наших исследованиях не установлено корреляции между концентрацией аномальных клеток и интенсивностью XJI цельной спермы, спермальной плазмы и сперматозоидов. Вместе с тем, концентрация лейкоцитов в сперме у лиц различных групп была практически одинаковой и находилась в пределах нормы. Поэтому нельзя утверждать, что источником свободнорадикального окисления в сперме служат только аномальные сперматозоиды или лейкоциты. Остается предположить, что эти различия частично обусловлены активацией синтеза свободных радикалов сперматозоидами с сохраненной структурой, но сниженной подвижностью.

У лиц с выявленным снижением морфофункциональных характеристик спермы, сопровождающимся активацией свободнорадикальных процессов в спермальной плазме и сперматозоидах, зарегистрирована активация СРО крови. Исключение составили больные с олигозооспермией, у которых повышение СРО в сперме не сопровождалось ростом СРО в крови. Интенсивность инициированной ХЛ сыворотки крови в группе рабочих ЧАЭС была достоверно (на 23%) выше инициированной ХЛ сыворотки крови у жителей Львова и выше, чем у лиц с олигозооспермией. Уровень диеновых коньюгатов и гидроперекисей в крови у рабочих ЧАЭС был в 2,5 раза выше, чем в группе львовян и достоверно выше, чем в группе лиц с олигозооспермией. Изменения активности СРО крови сопровождались достоверным повышением активности антиоксидантных ферментов - эритроцитарной СОД и каталазы. Содержание лейкоцитов в крови обследованных лиц находилось в пределах нормы и существенно не различалось у представителей разных групп, в то время как показатели лейкоцитарной формулы у чернобыльцев и киевлян были изменены относительно аналогичных показателей львовской группы (наблюдалось снижение концентрации нейтрофилов и повышение концентрации лимфоцитов).

Во всех обследованных группах выявлена положительная корреляция между интенсивностью ХЛ сыворотки крови, концентрацией диеновых коньюгатов и

гидроперекисей, с одной стороны, и интенсивностью ХЛ спермальной плазмы, с другой. Возможно, что одним из источников интенсификации СРО в спермальной плазме является переход в нее гидроперекисей из крови.

Проведение двухнедельного курса гипоксической тренировки (метод нормобарической изокапнической нарастающей гипоксии, сеансы проводились 3 раза в день с перерывами в 15 минут) привело к достоверному повышению (на 22%) относительного содержания подвижных сперматозоидов в сперме. Показатели интенсивности свободнорадикальных процессов в сперме под влиянием гипоксической тренировки существенно не изменялись, за исключением достоверного снижения хемилюминисценции (на 20% ) и пика ХЛ (на 29%) цельной спермы. Более выраженные изменения наблюдались в крови. Гипоксическая тренировка привела к достоверному повышению относительного содержания нейтрофилов в крови (на11% ) и увеличению активности кислород-генерирующих ферментов. Светосумма инициированной хемилюминисценции сыворотки крови снизилась на 14%, пик ХЛ уменьшился на 21% и концентрация МДА - на 19%. Наблюдалось выраженное увеличение активности эритроцитарной СОД (на 42%) при недостоверных изменениях активности каталазы.

Таким образом, в настоящей работе показано, что снижение морфофункциональных характеристик спермы сопровождается активацией СРО в сперматозоидах и спермальной плазме. У лиц, проживающих в экологически наблагоприятных условиях, снижение качества спермы и интенсификация свободнорадикальных процессов в ней сопровождается активацией СРО в крови. Эти сдвиги частично нормализуются под влиянием гипоксической тренировки.

Ключевые слова: свободнорадикальное окисление, сперматозоиды, кровь, периодическая гипоксия.

Sercbrovskaya Z. A. Free radical processes in human blood and sperm under different morphological and functional sperm characteristics. - Manuscript.

Thesis for the scientific degree of Candidate of Biological Sciences in speciality 03.00.13 -Human and Animal Physiology. - Bogomoletz Institute of Physiology of the NAS of Ukraine, National Medical University, Kiev, 2000.

Normal sperm hyperactivation and capacitation are accompanied by free radical production. Previous researches suggest that abnormal spermatozoa produce reactive oxygen species (ROS) in high amount and the increased level of ROS inhibits normal sperm function. The mechanism

of the physiological role for ROS production by either normal or abnormal sperm is unknown. The purpose was to investigate free radical production in sperm samples with different concentration, motility and morphological characteristics. Sixty-nine healthy men and 18 patients with clinical and laboratory signs of infertility were studied. Subjects ranged in age from 20-37 years and came from regions with different ecological environments. Subjects were divided into

4 groups. Group 1: 10 Chernobyl Power Station workers; Group 2: 18 patients with secretory infertility; Group 3: 22 healthy men from Kiev (90 km from Chernobyl); Group 4: 37 healthy men from L’viv (600 km from Chernobyl). The ejaculate volume, pH, total sample sperm count, sperm concentration per milliliter, sperm motility and morphology, SOD and catalase activity in erythrocytes, and TBA-active product concentration in whole blood were investigated. ROS production in whole sperm, seminal plasma, spermatozoa suspension and blood serum was studied using spontaneous as well as hydrogen peroxide-initiated chemiluminescence. The therapeutic effect of intermittent hypoxia (15-day course) on sperm characteristics and ROS production in blood and sperm were studied.

Sperm concentration in the Chernobyl group was lower than in the L’viv and Kiev groups by 64% and 50%, respectively. Sperm motility in the Chernobyl group was lower than in the L’viv and Kiev groups by 48% and 34%, respectively. The lowest total sperm count and lowest normal sperm concentration was reported in the infertile patient group. A high ROS level accompanied the sperm quality decrease. The biggest difference observed was in the chemiluminescence of spermatozoa. The highest level of ROS production was registered in the samples with the lowest motility (r = 0.48, p<0.01). There was no difference in leukocyte concentration between the different groups. There was no correlation between the concentration of abnormal spermatozoa and sperm chemiluminescence. Most likely the source of high ROS production in sperm with low quality was spermatozoa with decreased motility. There was a positive correlation between the chemiluminescence of blood serum and seminal plasma. The intermittent hypoxia course had a small positive influence on the sperm chemiluminescence and motility.

Key words: Free radical oxidation, spermatozoa morphology and function, blood, intermittent hypoxia.