Андрология и генитальная хирургия. 2020; 21: 36-43
Ожирение как фактор нарушения сперматогенеза (экспериментальное исследование)
https://doi.org/10.17650/2070-9781-2020-21-2-36-43Аннотация
Введение. В последние годы широко исследуется влияние ожирения на мужскую фертильность. Результаты исследований крайне противоречивы.
Цель исследования – оценить влияние ожирения на состояние репродуктивной системы лабораторных крыс.
Материалы и методы. Эксперимент проведен на 22 половозрелых белых крысах весом 140–160 г. Животные были распределены по 2 группам: в экспериментальную группу были включены 12 крыс с диетиндуцированным ожирением, в контрольную группу – 10 животных без ожирения. Через 12 нед животных выводили из эксперимента. Для оценки состояния репродуктивной системы: рассчитывали индекс Ли (индекс массы тела крыс), определяли концентрацию сперматозоидов и долю жизнеспособных форм в суспензии из придатка семенника, уровень глюкозы, холестерина и триглицеридов в крови, долю сперматозоидов с фрагментированной ДНК, выполняли гистологическое исследование семенников с расчетом площади поперечного сечения семенного канальца, подсчетом количества нефункционирующих канальцев и канальцев со слущенным спермиогенным эпителием, среднего индекса сперматогенеза.
Результаты. Не выявлены статистически значимые различия между группами в уровне глюкозы и общего холестерина в крови, концентрации сперматозоидов и количестве их жизнеспособных форм, площади поперечного сечения семенных канальцев и среднем индексе сперматогенеза. Однако у крыс экспериментальной группы наблюдался статистически значимо более высокий, чем у крыс контрольной группы, уровень триглицеридов, большее количество сперматозоидов с фрагментированной ДНК (31,5 ± 10,1 и 5,3 ± 1,4 % соответственно, р <0,05), большее количество нефункционирующих канальцев (8,4 ± 0,3 и 2,9 ± 0,3; р <0,05) и канальцев со слущенным сперматогенным эпителием (8,8 ± 0,5 и 1,8 ± 0,3; р <0,05).
Заключение. Диетиндуцированное ожирение вызывает нарушения сперматогенеза и повреждение генетического материала сперматозоидов у самцов белых крыс.
Список литературы
1. Дедов И.И., Мельниченко Г.А., Шестакова М.В. и др. Национальные клинические рекомендации по лечению морбидного ожирения у взрослых. 3-й пересмотр (лечение морбидного ожирения у взрослых). Ожирение и метаболизм 2018;15(1):53–70. DOI: 10.14341/OMET2018153-70.
2. Finucane M.M., Stevens G.A., Cowan M.J. et al. National, regional, and global trends in body-mass index since 1980: systematic analysis of health examination surveys and epidemiological studies with 960 countryyears and 9.1 million participants. Lancet 2011;377(9765):557–67. DOI: 10.1016/S0140-6736(10)62037-5.
3. Ng M., Fleming T., Robinson M. et al. Global, regional, and national prevalence of overweight and obesity in children and adults during 1980–2013: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2013. Lancet 2014;384(9945):766–81. DOI: 10.1016/s0140-6736(14)60460-8.
4. Лескова И.В., Ершова Е.В., Никитина Е.А. и др. Ожирение в России: современный взгляд под углом социальных проблем. Ожирение и метаболизм 2019;16(1):20–6. DOI: 10.14341/omet9988.
5. World Health Organisation Global Health Observatory data repository. Prevalence of obesity among adults, BMI 30, agestandardized. Estimates by country [updated 2017 Sep 22; cited 2019 Jan 28]. Available at: http://apps.who.int/gho/data/node.main.A900A?lang=en.
6. Меньшикова Л.В., Бабанская Е.Б. Половозрелая эпидемиология ожирения. Ожирение и метаболизм 2018;15(2):17–22. DOI: 10.14341/OMET8782.
7. Houfflyn S., Matthys C., Soubry A. Male obesity: epigenetic origin and effects in sperm and offspring. Curr Mol Biol Rep 2017;3(4):288–96. DOI: 10.1007/s40610-017-0083-5.
8. Епанчинцева Е.А., Селятицкая В.Г., Свиридова М.А., Лутов Ю.В. Медикосоциальные факторы риска бесплодия у мужчин. Андрология и генитальная хирургия 2016;17(3):47–53. DOI: 10.17650/2070-9781-2016-17-347-53.
9. Витязева И.И., Боголюбов С.В., Бармина И.И. и др. Инновационные технологии в лечении бесплодия у мужчин с гипери нормогонадотропным гипогонадизмом и азооспермией. В сб.: Инновационные технологии в эндокринологии. Сборник тезисов III Всероссийского эндокринологического конгресса с международным участием. М.: Уп Принт, 2017. С. 452–453.
10. Руководство ВОЗ по исследованию и обработке эякулята человека. 5-е изд. Пер. с англ. Н.П. Макарова, научн. ред. Л.Ф. Курило. М.: Капитал Принт, 2012. 291 с.
11. Belloc S., Cohen-Bacrie M., Amar E. et al. High body mass index has a deleterious effect on semen parameters except morphology: results from a large cohort study. Fertil Steril 2014;102(5):1268–73. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2014.07.1212.
12. Campbell J.M., Lane M., Owens J.A., Bakos H.W. Paternal obesity negatively affects male fertility and assisted reproduction outcomes: a systematic review and meta-analysis. Reprod Biomed Online 2015;31(5):593–604. DOI: 10.1016/j.rbmo.2015.07.012.
13. MacDonald A.A., Herbison G.P., Showell M., Farquhar C.M. The impact of body mass index on semen parameters and reproductive hormones in human males: a systematic review with metaanalysis. Hum Reprod Update 2010;16(3):293–311. DOI: 10.1093/humupd/dmp047.
14. Bernardis L.L., Petterson B.D. Correlation between ‘Lee index’ and carcass fat content in weanling and adult female rats with hypothalamic lesions. J Endocrinol 1968;40(4):527–8. DOI: 10.1677/joe.0.0400527.
15. Саноцкий И.В., Фоменко В.Н., Сальникова Л.С. и др. Методы экспериментального исследования по установлению порогов действия промышленных ядов на генеративную функцию с целью гигиенического нормирования. М., 1978. 35 c.
16. Маркова Е.В., Замай А.С. Фрагментация ДНК в сперматозоидах человека (обзор литературы). Проблемы репродукции 2006;12(4):42–50.
17. Ефремов Е.А., Ефремов Г.Д., Кирпатовский В.И. и др. Сравнительная морфологическая оценка сперматогенеза крыс после курсового воздействия ингибиторами фосфодиэстеразы 5-го типа. Экспериментальная и клиническая урология 2013;(2):26–9.
18. Vigueras-Villaseñor R.M., RojasCastañeda J.C., Chávez-Saldaña M. еt al. Alterations in the spermatic function generated by obesity in rats. Acta Histochem 2011;113(2):214–20. DOI: 10.1016/j.acthis.2009.10.004.
19. Campos-Silva P., Costa W.S.,Sampaio F.J.B., Gregorio B.M. Prenatal and/or postnatal high-fat diet alters testicular parameters in adult Wistar Albino rats. Histol Histopathol 2018;33(4):407–16. DOI: 10.14670/HH-11-941.
20. Витязева И.И., Алташина М.В., Разина О.Ю. и др. Изменение параметров эякулята и структуры сперматозоидов у мужчин с избыточной массой тела. Проблемы репродукции 2016;22(6):132–9.
21. Vincent H.K., Taylor A.G. Biomarkers and potential mechanisms of obesityinduced oxidant stress in humans. Int J Obes (Lond) 2006;30(3):400–18. DOI: 10.1038/sj.ijo.0803177.
22. Божедомов В.А., Торопцева М.В., Ушакова И.В. и др. Активные формы кислорода и репродуктивная функция мужчин: фундаментальные и клинические аспекты (обзор литературы). Андрология и генитальная хирургия 2011;(3):10–6. DOI: 10.1038/aja.2010.183.
23. Vigueras-Villaseñor R.M., RojasCastañeda J.C., Chávez-Saldaña M., Gutiérrez-Pérez O. Alterations in the spermatic function generated by obesity in rats. Acta Histochem 2011;113(2):214–20. DOI: 10.1016/j.acthis.2009.10.004.
24. Kato Y., Shiraishi K., Matsuyama H. Expression of testicular androgen receptor in non-obstructive azoospermia and its change after hormonal therapy. Andrology 2014;2(5):734–40. DOI: 10.1111/j.2047-2927.2014.00240.x.
25. Скопичев В.Г., Боголюбова И.О. Физиология репродуктивной системы млекопитающих. В 2 ч. Часть 2. 2-е изд., испр. и доп. М.: Юрайт, 2018. 277 с.
26. Bataineh H.N., Nusier M.K. Effect of cholesterol diet on reproductive function in male albino rats. Saudi Med J 2005;26(3):398–404.
Andrology and Genital Surgery. 2020; 21: 36-43
Obesity as a factor in spermatogenesis disorders (experimental study)
https://doi.org/10.17650/2070-9781-2020-21-2-36-43Abstract
Introduction. In recent years, the effects of obesity on male fertility have been extensively investigated. The results of existing studies are extremely contradictory.
The study objective was to determine the effect of obesity on the male reproductive system using the biological model of laboratory rats as an example.
Materials and methods. In vivo modeling of diet-induced obesity. The study was conducted on 22 laboratory sexually mature white rats weighing 140–160 g. The animals were divided into two groups: 1 control (10 animals) and 2 rats with diet-induced obesity (12 animals). After 12 weeks, the animals were removed from the experiment. All rats underwent: calculation of the Lee index (body mass index in rats), determination of the concentration and viability of spermatozoa in a suspension of sperm from the epididymis, determination of glucose level of total cholesterol and triglycerides in the blood, study of sperm DNA fragmentation, histological examination testis: calculating the crosssectional area of the seminiferous tubule; determination of the number of non-functioning tubules and tubules with desquamated spermiogenic epithelium; determination of the average spermatogenesis index.
Results. In the study groups there were no differences in glucose and total cholesterol levels. However, a statistically significant, significant difference in the level of triglycerides in the blood was revealed. The concentration of sperm and their viability in the studied groups did not differ. The level of sperm DNA fragmentation in the experimental group is significantly higher than in the control group (31.5 ± 10.1 and ± 1.4 %, respectively, p <0.05). Morphometric evaluation of histological preparations did not establish differences in the cross-sectional area of the seminiferous tubules and the average spermatogenesis index in the studied groups. In rats with obesity, compared with the control group, significantly more non-functioning tubules (2.9 ± 0.3 and 8.4 ± 0.3; p <0.05) and tubules with desquamated spermatogenic epithelium (1.8 ± 0.3 and 8.8 ± 0.5; p <0.05).
Conclusion. Diet-induced obesity causes impaired spermatogenesis, and damage to the sperm genetic material in male white rats.
References
1. Dedov I.I., Mel'nichenko G.A., Shestakova M.V. i dr. Natsional'nye klinicheskie rekomendatsii po lecheniyu morbidnogo ozhireniya u vzroslykh. 3-i peresmotr (lechenie morbidnogo ozhireniya u vzroslykh). Ozhirenie i metabolizm 2018;15(1):53–70. DOI: 10.14341/OMET2018153-70.
2. Finucane M.M., Stevens G.A., Cowan M.J. et al. National, regional, and global trends in body-mass index since 1980: systematic analysis of health examination surveys and epidemiological studies with 960 countryyears and 9.1 million participants. Lancet 2011;377(9765):557–67. DOI: 10.1016/S0140-6736(10)62037-5.
3. Ng M., Fleming T., Robinson M. et al. Global, regional, and national prevalence of overweight and obesity in children and adults during 1980–2013: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2013. Lancet 2014;384(9945):766–81. DOI: 10.1016/s0140-6736(14)60460-8.
4. Leskova I.V., Ershova E.V., Nikitina E.A. i dr. Ozhirenie v Rossii: sovremennyi vzglyad pod uglom sotsial'nykh problem. Ozhirenie i metabolizm 2019;16(1):20–6. DOI: 10.14341/omet9988.
5. World Health Organisation Global Health Observatory data repository. Prevalence of obesity among adults, BMI 30, agestandardized. Estimates by country [updated 2017 Sep 22; cited 2019 Jan 28]. Available at: http://apps.who.int/gho/data/node.main.A900A?lang=en.
6. Men'shikova L.V., Babanskaya E.B. Polovozrelaya epidemiologiya ozhireniya. Ozhirenie i metabolizm 2018;15(2):17–22. DOI: 10.14341/OMET8782.
7. Houfflyn S., Matthys C., Soubry A. Male obesity: epigenetic origin and effects in sperm and offspring. Curr Mol Biol Rep 2017;3(4):288–96. DOI: 10.1007/s40610-017-0083-5.
8. Epanchintseva E.A., Selyatitskaya V.G., Sviridova M.A., Lutov Yu.V. Medikosotsial'nye faktory riska besplodiya u muzhchin. Andrologiya i genital'naya khirurgiya 2016;17(3):47–53. DOI: 10.17650/2070-9781-2016-17-347-53.
9. Vityazeva I.I., Bogolyubov S.V., Barmina I.I. i dr. Innovatsionnye tekhnologii v lechenii besplodiya u muzhchin s giperi normogonadotropnym gipogonadizmom i azoospermiei. V sb.: Innovatsionnye tekhnologii v endokrinologii. Sbornik tezisov III Vserossiiskogo endokrinologicheskogo kongressa s mezhdunarodnym uchastiem. M.: Up Print, 2017. S. 452–453.
10. Rukovodstvo VOZ po issledovaniyu i obrabotke eyakulyata cheloveka. 5-e izd. Per. s angl. N.P. Makarova, nauchn. red. L.F. Kurilo. M.: Kapital Print, 2012. 291 s.
11. Belloc S., Cohen-Bacrie M., Amar E. et al. High body mass index has a deleterious effect on semen parameters except morphology: results from a large cohort study. Fertil Steril 2014;102(5):1268–73. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2014.07.1212.
12. Campbell J.M., Lane M., Owens J.A., Bakos H.W. Paternal obesity negatively affects male fertility and assisted reproduction outcomes: a systematic review and meta-analysis. Reprod Biomed Online 2015;31(5):593–604. DOI: 10.1016/j.rbmo.2015.07.012.
13. MacDonald A.A., Herbison G.P., Showell M., Farquhar C.M. The impact of body mass index on semen parameters and reproductive hormones in human males: a systematic review with metaanalysis. Hum Reprod Update 2010;16(3):293–311. DOI: 10.1093/humupd/dmp047.
14. Bernardis L.L., Petterson B.D. Correlation between ‘Lee index’ and carcass fat content in weanling and adult female rats with hypothalamic lesions. J Endocrinol 1968;40(4):527–8. DOI: 10.1677/joe.0.0400527.
15. Sanotskii I.V., Fomenko V.N., Sal'nikova L.S. i dr. Metody eksperimental'nogo issledovaniya po ustanovleniyu porogov deistviya promyshlennykh yadov na generativnuyu funktsiyu s tsel'yu gigienicheskogo normirovaniya. M., 1978. 35 c.
16. Markova E.V., Zamai A.S. Fragmentatsiya DNK v spermatozoidakh cheloveka (obzor literatury). Problemy reproduktsii 2006;12(4):42–50.
17. Efremov E.A., Efremov G.D., Kirpatovskii V.I. i dr. Sravnitel'naya morfologicheskaya otsenka spermatogeneza krys posle kursovogo vozdeistviya ingibitorami fosfodiesterazy 5-go tipa. Eksperimental'naya i klinicheskaya urologiya 2013;(2):26–9.
18. Vigueras-Villaseñor R.M., RojasCastañeda J.C., Chávez-Saldaña M. et al. Alterations in the spermatic function generated by obesity in rats. Acta Histochem 2011;113(2):214–20. DOI: 10.1016/j.acthis.2009.10.004.
19. Campos-Silva P., Costa W.S.,Sampaio F.J.B., Gregorio B.M. Prenatal and/or postnatal high-fat diet alters testicular parameters in adult Wistar Albino rats. Histol Histopathol 2018;33(4):407–16. DOI: 10.14670/HH-11-941.
20. Vityazeva I.I., Altashina M.V., Razina O.Yu. i dr. Izmenenie parametrov eyakulyata i struktury spermatozoidov u muzhchin s izbytochnoi massoi tela. Problemy reproduktsii 2016;22(6):132–9.
21. Vincent H.K., Taylor A.G. Biomarkers and potential mechanisms of obesityinduced oxidant stress in humans. Int J Obes (Lond) 2006;30(3):400–18. DOI: 10.1038/sj.ijo.0803177.
22. Bozhedomov V.A., Toroptseva M.V., Ushakova I.V. i dr. Aktivnye formy kisloroda i reproduktivnaya funktsiya muzhchin: fundamental'nye i klinicheskie aspekty (obzor literatury). Andrologiya i genital'naya khirurgiya 2011;(3):10–6. DOI: 10.1038/aja.2010.183.
23. Vigueras-Villaseñor R.M., RojasCastañeda J.C., Chávez-Saldaña M., Gutiérrez-Pérez O. Alterations in the spermatic function generated by obesity in rats. Acta Histochem 2011;113(2):214–20. DOI: 10.1016/j.acthis.2009.10.004.
24. Kato Y., Shiraishi K., Matsuyama H. Expression of testicular androgen receptor in non-obstructive azoospermia and its change after hormonal therapy. Andrology 2014;2(5):734–40. DOI: 10.1111/j.2047-2927.2014.00240.x.
25. Skopichev V.G., Bogolyubova I.O. Fiziologiya reproduktivnoi sistemy mlekopitayushchikh. V 2 ch. Chast' 2. 2-e izd., ispr. i dop. M.: Yurait, 2018. 277 s.
26. Bataineh H.N., Nusier M.K. Effect of cholesterol diet on reproductive function in male albino rats. Saudi Med J 2005;26(3):398–404.
