7

Размещено на http://allbest.ru

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Вплив тютюнопаління батьків на становлення та розвиток репродуктивної функції їх нащадків-самиць

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

тютюнопаління репродуктивний нащадок тварина

Актуальність теми. У теперішній час поряд з такими глобальними проблемами сучасного суспільства як забруднення середовища промислово-господарчою діяльністю людства (шкідливих викидів з промислових підприємств і автомобілів), зловживання алкогольними напоями, наркотичними речовинами, гостро постає проблема тютюнопаління (Вартанян Ф. Е., 2003; Киселева Е. А., 2003; Ahern J. et al., 2004; Біляєв С. Г., 2007). Тютюнопаління широко розповсюджено в усьому світові і, зокрема, в Україні. Особливо насторожує популярність цієї шкідливої звички серед молоді та жінок репродуктивного віку. За даними Національного звіту МОЗ України (2009), тютюнопаління є одним з провідних чинників загального комплексу хвороб людини в ХХІ сторіччі і, незважаючи на впровадження в різних країнах світу глобальних програм боротьби із цим явищем, залишається другим за значущістю серед факторів передчасної смерті (Біляєв С. Г., 2010). За останні 10 років в Україні відмічено зростання більш ніж у 3 рази розповсюдження тютюнопаління серед жіночого населення (Подольський В. В., Геревич Г. Й., 2002), і дівчата-палії часто виправдовуються тим, що палять „легкі” сигарети. Тобто проблема тютюнопаління набуває нового значення - іде тенденція “змоложення” віку початку паління. Експериментально та клінічно доведено негативний вплив паління жінки під час вагітності (Burton E. G., 1992; Dejmek J., 2002; Борисенко Л. В., 2003; Li C. et al., 2003) та пасивного паління на ріст та розвиток плода та немовля (Lambers D. S., 1996; Dybing E. et al., 1999; Toschke A. M. et al., 2003; Yakovtsova A. F. et al., 2007). Паталогічні зміни, що виникають у плода під впливом нікотинової інтоксикації, мають прояв у період неонатального розвитку і в ранньому постнатальному онтогенезі (Борисенко Л. В. та ін., 2003; Біляєв С. Г., 2005).

При безпосередньому вивченні компонентів тютюнового диму виявили, що вони є екзогенними мутагенами, мутагенна активність яких доведена багатьма дослідниками (Hecht S. S. et al., 2004; Залесский О. Б. та ін., 2005; Aufderheide M. et al., 2005). Саме з цим фактом пов'язують підвищення на 27% випадків внутрішньоутробної загибелі дитини, що суттєво впливає на демографічну ситуацію в нашій країні (Клещева Р. П., Крюков Є. Л., 1994; Біляєв С. Г., 2005).

Треба зазначити, що у науковій літературі порушення запліднення та розвиток плода також пов'язують з палінням батька, бо нікотин впливає на зменшення кількості сперматозоїдів, їх рухливість, відбувається атрофія сім'яників і порушення структури сперматозоїдів. Ці порушення характеризуються високим ступенем фрагментації ДНК (Yuegren C., 1995; Zhu-ge X. et al., 2002; Hecht S. S. et al., 2004; Sepaniak S. et al., 2006 ).

Незважаючи на те, що шкідливому впливу тютюнового диму та нікотину на організм присвячена велика кількість робіт, це питання розкрито недостатньо. Беручи до уваги той факт, що тютюнопаління батьків відіграє важливу роль в порушенні розвитку внутрішніх органів їх нащадків, також є вірогідність участі нікотину та тютюнового диму в патогенезі захворювань репродуктивної системи. Проте результати досліджень впливу тютюнової інтоксикації батьків на стан репродуктивної системи їх статевозрілих нащадків-самиць щурів є фрагментарними та не комплексними. Вони характеризуються відсутністю порівняльного аналізу віддаленого впливу тютюнопаління батьків, а особливо пасивного паління, на становлення та розвиток даної функції у нащадків-самиць з урахуванням різних варіантів паління батьківських пар. Особливу актуальність набуває з'ясування віддалених наслідків тютюнопаління батьків на формування статевої поведінки нащадків-самиць та механізми її регуляції. Це зумовлено відсутністю даних досліджень та збільшенням в останні десятиріччя порушення поведінкових реакцій у дитячому та підлітковому контингенті населення. З клінічних досліджень виявлено, що у випадках материнського пренатального паління має місце дитяча гіперактивність з дефіцитом уваги, імпульсивність та опозиційність поведінки (Fang-lan L. et al., 2003; Kahn R. S., 2003; Noakes P. S., 2003). Паління матері негативно впливає на когнітивну функцію дітей. У дітей та підлітків спостерігаються депресія, дистимія, тривожні та фобічні стани психіки (Hill S. Y. et al., 2000), пригнічення здатності до навчання та пам'яті (Fang-lan L., 2003; Kahn R. S., 2003).

Отже, поглиблене вивчення ролі тютюнового диму на становлення репродуктивної функції, статевої поведінки являє не тільки теоретичний, але й практичний інтерес, має значення для попередження ймовірної патології репродуктивної системи та безпліддя.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота за своєю проблематикою відповідає «Державній цільовій соціальній програмі щодо зменшення шкідливого впливу тютюну на здоров'я на 2008-2012 роки», схваленій розпорядженням Кабінету Міністрів України № 797-р від 04.06.2008. Дисертація виконана відповідно до планів кафедри анатомії та фізіології людини природничого факультету Харківського національного педагогічного університету імені Г. С. Сковороди в межах наукової теми, прийнятої рішенням вченої ради ХНПУ імені Г. С. Сковороди “Вплив факторів середовища на організм в онтогенезі”, № держреєстрації 01870228336 і в рамках цільової науково-дослідної роботи Центральної науково-дослідної лабораторії Харківського національного медичного університету “Порушення в морфофункціональному стані інтегративних систем плода за умов материнського неблагополуччя” (№ держреєстрації 0102U001871) за договором про співпрацю.

Мета і завдання дослідження. Метою дослідження було вивчення в експерименті на тваринах віддалених наслідків хронічного тютюнопаління батьків на становлення та розвиток репродуктивної системи нащадків-самиць та їх статевої поведінки.

Відповідно до поставленої мети в ході роботи вирішувались наступні задачі:

1. Оцінити ступінь потенціального впливу компонентів тютюнового диму на організм щурів, що підлягали хронічній тютюновій інтоксикації, за їх поведінкою в умовах хронічної тютюнової інгаляції та за вмістом у їх сироватці крові тіоцианідних іонів.

2. Вивчити становлення постнатального розвитку нащадків-самиць, батьки яких підлягали хронічній дії тютюнового диму, за такими біологічними ознаками як відлипання вушної раковини, генералізований ріст волосяного покриву, відкривання очей, а також індекс життєздатності та виживання та поведінкові реакції у тесті “відкрите поле”.

3. Встановити особливості морфофункціонального стану яєчників у нащадків-самиць препубертатного віку, батьки яких підлягали хронічній дії тютюнового диму.

4. Дослідити функціональний стан репродуктивної системи нащадків-самиць, батьки яких підлягали хронічній дії тютюнового диму, за вмістом в сироватці крові статевих гормонів - естрадіолу (Е₂) та тестостерону (Т).

5. Вивчити характер змін основних показників статевої поведінки нащадків-самиць, батьки яких підлягали хронічній дії тютюнового диму - статевий потяг та коефіцієнт лордозу.

Об'єкт дослідження - нащадки-самиці, батьки яких підлягали хронічній дії тютюнового диму.

Предмет дослідження - показники постнатального розвитку, поведінкові реакції, естральний цикл, статева поведінка, гормональний статус, морфометричні показники яєчників нащадків-самиць щурів.

Методи дослідження: методика моделювання хронічної тютюнової інтоксикації; етологічні методи дослідження емоційної (за даними тесту «відкрите поле») та статевої (за методом Grant та Mackintosh) поведінки; імуноферментний аналіз вмісту у сироватці крові тестостерону та естрадіолу; морфометричний метод оцінки кількісно-якісного стану фолікулів яєчників нащадків-самиць щурів; каріометричний метод оцінки площі ядер theca interna та ядер клітин гранульози; математичні та статистичні методи.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше проведено дослідження віддалених наслідків дії хронічної інтоксикації тютюновим димом, якому підлягали батьки, для становлення репродуктивної системи їх нащадків-самиць щурів з моменту народження до статевозрілого віку при різному моделюванні паління батьківської пари.

Було показано, що хронічна інгаляція тютюнового диму батьками в усіх експериментальних групах призвела у нащадків до феномену прискореного розвитку: зменшення кількості тварин у поносі, скорочення строку фізичного розвитку та передчасне дозрівання нащадків, низького індексу виживання та життєздатності (групи М та Б). Уперше у нащадків-самиць експериментальних груп спостерігали відхилення в проявах емоційних реакцій у поведінковому тесті «відкрите поле».

Уперше на експериментальному матеріалі доведено, що відхилення в морфофункціональному стані статевих залоз нащадків-самиць вже в препубертатному віці сполучаються зі зміною компенсаторно-пристосовницьких можливостей цих залоз, їх гормонозалежних тканин та організму в цілому. Показано, що у репродуктивному віці для нащадків-самиць були характерні відхилення у тривалості та фазовій структурі естрального циклу, гормональному стані, що і обумовило декомпенсацію як центральної, так і периферичної ланок регуляції статевої поведінки.

У результаті порівняльного дослідження гормональних показників, морфометрії статевих залоз, показників поведінкових реакцій окреслено особливості функціонування репродуктивної системи нащадків-самиць у кожному варіанті паління у родині. Уперше доповнена послідовність змін при хронічній тютюновій інтоксикації батьків: дія зовнішньо батьківського фактору (хронічне тютюнопаління) - компенсаторна зміна морфофункціонального стану статевих залоз нащадків-самиць (закладка схильності до патологій) - диспропорція у розвитку естроген- і андрогенпродукуючих структур - порушення естрального циклу у бік збільшення або зменшення тривалості - компенсаторна корекція механізмів регуляції статевої поведінки нащадків-самиць.

Практичне значення одержаних результатів. Показано доцільність дослідження репродуктивної функції нащадків-самиць в умовах хронічної інтоксикації тютюновим димом їх батьків для оцінки тяжкості віддалених наслідків.

Результати дослідження розширюють сучасні уявлення про вплив зовнішніх факторів, зокрема тютюнового диму та його компонентів, на становлення і розвиток репродуктивної функції, виявляють тяжкість віддалених наслідків хронічної інгаляції тютюновим димом батьків для їх нащадків-самиць. Отримані дані ставлять нову проблему перед дослідниками та є важливими для розробки прогностичних критеріїв ризику розвитку порушень репродуктивних функцій у майбутніх матерів (знижена фертильність або безпліддя, порушена поведінка), батьки яких палили у різних варіантах.

Результати дослідження можуть бути рекомендовані для включення до курсу анатомії, фізіології, гістології, акушерства та гінекології, наркології, педіатрії, сексопатології, санітарно-гігієнічних дисциплін і повинні стати основою розробки нових аспектів антитютюнової та антинаркотичної профілактики.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційне дослідження є особистою працею автора. Спільно з науковим керівником було обрано об'єкт і предмет дослідження. Дисертантом визначено мету, завдання і тему дисертаційної роботи. Особисто або за безпосередньою участю автора проведено всі лабораторні та експериментальні дослідження; персонально проаналізовано наукову літературу, дано характеристику лабораторного, експериментального матеріалу, проведено статистичну обробку отриманих результатів, проведено оформлення та підготовлення матеріалів до публікацій. Наукові положення та висновки роботи є особистим внеском дисертанта в розробку проблеми хронічного тютюнопаління батьків та репродуктивний розвиток їх нащадків-самиць.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації висвітлювалися на конференціях молодих вчених Харківського національного медичного університету “Медицина третього тисячоліття” (Харків 2004, 2006), VІІІ міжнародній науково-практичній конференції “Наука і освіта 2005” (Дніпропетровськ, 2005), ІІІ Міжнародній науковій конференції студентів і аспірантів “Молодь та поступ біології” (Львів, 2007), науково-практичній конференції з міжнародною участю “Фундаментальна та клінічна ендокринологія: проблеми, здобутки, перспективи” (Сьомі Данилевські читання) (Харків, 2008, 2009).

Публікації. Матеріали дисертації відображено у 10 наукових працях (4 статті, 3 з яких - у фахових виданнях, затверджених ВАК України, та 6 тез доповідей).

Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 132 сторінках друкарського тексту і складається зі вступу, огляду літератури, результатів власних досліджень, аналізу та узагальнення результатів досліджень, висновків та списку використаних джерел із 265 найменувань. Робота проілюстрована 14 таблицями та 22 рисунками.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Огляд літератури містить аналіз даних сучасної наукової літератури про вплив тютюнопаління на безпосередніх батьків та їх нащадків. Розглядаються впливи різних доз тютюнового диму та нікотину на стан всіх систем органів, зокрема, репродуктивної системи майбутньої матері та батька. Детально розглядається віддалений вплив тютюнопаління батьків на розвиток плода та немовля, їхні обмінні процеси, органогенез та поведінкові реакції. Особливу увагу приділено сучасному уявленню про роль (як активного, так і пасивного) тютюнопаління батька в патогенезі захворювань його майбутніх нащадків.

Матеріали та методи дослідження. Дослідження проводилося на 161 щурі (40 самиць-матерів, 15 самців-батьків, 106 нащадків-самиць) лінії Вістар. Тварин утримували в стандартних умовах віварію при природному освітленні, харчування ad libitum. До експерименту залучалися статевозрілі щури-батьки віком 3 місяця.

Модель хронічної інтоксикації тютюновим димом створювали за допомогою закритої камери - оригінального приладу, модифікованого для умов експерименту (приоритетна справка № 3991837 від 13.12.1985 Держкомвинахід) об'ємом 27 літрів, що дозволило інгалювати тварин у вільній поведінці (Гарбузова С. Н., 1986). Даний об'єм повітря закритої камери є достатнім для 5 щурів, в якому вони можуть вільно знаходитись без зовнішніх проявів гіпоксії. В експерименті були використані сигарети марки “Прилуки” з вмістом 0,6 мг нікотину. Тютюновий дим, що утворювався від горіння Ѕ сигарети, за допомогою спеціально сконструйованої системи дозовано подавався до герметичної камери. У камері одночасно знаходилося 5 тварин впродовж 15 хвилин, 5 з яких припадало на нагнітання диму в камеру і 10 - безпосередньо на спостереження за поведінкою тварин. Тварини контрольної групи також знаходилися впродовж 15 хвилин у герметичній камері, але не підлягали дії тютюнового диму.

Для об'єктивізації інтенсивності навантаження організму щурів-батьків продуктами згоряння тютюну було використано методику визначення тіоцианідних іонів у сироватці крові (Пат. 35188 Україна / Т. В. Горбач, С. Г. Біляєв, 2008). Дослідження сироватки крові щурів-батьків проводилося у лабораторії біохімії Центральної науково-дослідної лабораторії Харківського національного медичного університету.

Під час парування було сформовано 4 групи: К - контрольна; М - тютюновим димом інгалювалися лише самиці, майбутні матері; Б - інгалювалися лише самці, майбутні батьки; МБ - інгалювалися і самці, і самиці, майбутні матері та батьки. Тобто були створені експериментальні групи, що моделювали різні варіанти паління батьківської пари, де один з членів подружжя палить, або палять обидва.

Для оцінки стану постнатального розвитку кожного поносу контрольної та експериментальних груп розраховували індекс виживання (ІВ=Кількість нащадків, що вижили до 4-го дня/Кількість нащадків, що народилися живими) та індекс життєздатності (ІЖ=Кількість живих новонароджених нащадків/Загальна кількість новонароджених нащадків), враховували показники, що характеризують їх фізичне дозрівання: день відлипання вушної раковини; день появи волосяного покриву; день відкриття очей, динаміка зміни маси поносів з віком (Дінерман А. А., 1980).

У частини нащадків всіх експериментальних груп у віці 1,5 - 2,0 місяці досліджували емоційні реакції у поведінковому тесті “відкрите поле” за методикою Крушинського-Молодкіної (Кулагін Д. А., Федоров В. К., 1969), що дало можливість встановити віддалені наслідки тютюнопаління батьків на адаптаційну здатність їх нащадків до стресових нових умов.

При відсутності можливості проведення хронічних спостережень (гістологічні дослідження, гормональні визначення) частину нащадків-самиць виводили з експерименту в препубертатному віці, інша - була залишена до проведення тестування статевої поведінки. Знеживлювання контрольних і піддослідних тварин проводили відповідно до умов евтаназії, зазначених в методичних рекомендаціях МОЗ України, та загальних етичних принципів проведення експериментів на тваринах, узгоджених з положеннями “Європейської конвенції про захист хребетних тварин, які використовуються для експериментальних та інших наукових цілей” (Страсбург, 1985 р.).

Після евтаназії у нащадків-самиць віком 1,5 місяця були взяті яєчники для вивчення їх морфологічних особливостей. Гістологічні зрізи забарвлювали гематоксиліном-еозином, пікрофуксином за Ван-Гізоном та ставили ШІК-реакцію (фарбування Шифф-йодною кислотою). Світлову мікроскопію проводили на мікроскопі Zeiss (Німеччина). Морфометрію яєчників щурів здійснювали за допомогою мікроскопа „Біолам” (РФ) при збільшеннях х100, х400. Мікрофотографування проводилося на мікроскопі “Olympus” (Японія).

У полі зору мікроскопа при збільшенні х400 аналізували зміни в “екваторіальному” зрізі яєчника на світлооптичному рівні за такими кількісно-якісними показниками: 1) кількість примордіальних фолікулів; 2) кількість дозріваючих фолікулів І та ІІ порядку; 3) кількість зрілих фолікулів з яйценосним бугорком та атретичних фолікулів; 4) наявність деструктивних змін блискучої оболонки (zona pellucida) ооцитів; 5) площа ядер клітин гранульози та theca interna (Ташке К., 1980; Кормак Д., 1983); 6) особливості структури строми.

Для оцінки репродуктивної функції у статевозрілих нащадків-самиць 3-місячного віку, контрольної та експериментальних груп, досліджували естральний цикл (тривалість і фазова структура циклу, довжина тічки та міжтічки) за загальноприйнятою методикою (Кабак Я. М., 1985). Статева поведінка у нащадків-самиць досліджувалася за методом Grant та Mackintosh (1963), що дозволило мати уявлення як про процептивний, так і про парувальний компоненти статевої поведінки тварин. Дослідження статевої поведінки у нащадків-самиць проводилося з інтактними кастрованими самцями. Кастрацію самців здійснювали за загальноприйнятою методикою (Кабак Я. М., 1985). Високий рівень сексуальної активності самця підтримувався гормональною стимуляцією підшкірними ін'єкціями пропіонату тестостерону у дозі 1 мг/кг 0,05%-вого масляного розчину кожного дня.

У нащадків-самиць в стадії діеструсу було взято периферичну кров на дослідження концентрації гормонів тестостерону (Т) та естрадіолу (Е₂). Визначення вмісту тестостерону у сироватці крові проводилося за допомогою імуноферментних тест-систем виробництва ЗАТ “Алкор Био” (м. Санкт-Петербург, РФ) та естрадіолу - ТОВ “Хема-Медика” (м. Москва, РФ). Вимірювання результатів імуноферментного аналізу здійснювалося фотометром Sunrise (виробник - фірма TECAN, Австрія). Аналіз результатів проводили за допомогою програми Magelan 4.00.

Для нечисленних груп використовували метод Шапіро-Уілка. Статистичний аналіз даних, що нормально розподіляються, проводили параметричними методами. Кількісні дані, розподіл яких не відповідає нормальному закону, аналізували непараметричними методами. Порівняння середніх арифметичних здійснювали за методом Стьюдента. При порівнянні трьох та більшого числа груп використовували U-тест Манна-Уїтні (непараметричний). В окремих випадках при проведенні множинних порівнянь, вводили виправлення Бонфероні. Кореляційний аналіз даних, що нормально розподіляються, проведений за методом Пірсона. Зв'язок між даними, розподіл яких не відповідає нормальному закону, оцінювали за допомогою методу Спірмена. Висновок щодо статистичних гіпотез проводили на рівні значущості р ? 0,05 (Атраментова Л. А., 2008, Лакин Г. Ф., 1990). Отримані у ході дослідження результати були оброблені за допомогою спеціалізованих статистичних пакетів SPSS 10.0 з функціональними додатками.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

При обґрунтуванні ембріотоксичної дії тютюнового диму велика увага приділялася постнатальному розвитку нащадків. При дослідженні показників індексу виживання та життєздатності у всіх експериментальних групах нащадки народжувалися за строками пізніше, ніж у контролі, та середня кількість нащадків, що вижили у поносі, була достовірно менша у порівнянні з контрольною групою.

Зменшення, порівняно з контролем, кількості щуренят у поносі має місце при всіх, без винятків, варіантах хронічної тютюнової інтоксикації батьківської пари. Достовірне зниження кількості нащадків в поносі групи М відбувалося за рахунок постнатальної смертності саме нащадків жіночої статі. Виявилося, що вони більш вразливі на вплив материнського тютюнопаління. Тоді як в групі МБ зниження кількості нащадків в поносі відбулося за рахунок загибелі щуренят чоловічої статі (табл. 1.).

Таблиця 1. Кількісні показники життєздатності нащадків щурів контрольної та експериментальних груп М, Б та МБ

Примітки:

* - р с 0,05 у порівнянні з контрольною групою;

М - палить+; Б - палить >; МБ - палять > і +;

n - кількість поносів в групі.

Цей факт цікавий ще й тим, що репродуктивні втрати спостерігалися в групі Б, де жіночий організм не підлягав дії тютюнового диму. Подібний феномен був описаний Yuegren C. (1995), який довів, що тютюн генотоксичен і паління батька дитини також має ризик ускладнень - ризик смертності немовлят. Цей ризик збільшується, коли палить ще й мати (Mitchell І., 1993; Oncken C. A., 2003; Біляєв С. Г., 2009). Батьківське паління, як показали дослідження Izzotts А. et al. (2003), викликає епігенетичну зміну експресії деяких генів в ядрі сперматозоїда і ця зміна проявляється на тканинах дорослих нащадків обох статей. Крім того, нікотин впливає на сперматогенез так, що плоди щурів стають не життєздатними і зменшується кількість нащадків у поносі. Дані припущення узгоджуються з висновками Sepaniak S. et al. (2006), які вивчали вплив паління на якість сперми людини та фрагментацію ДНК і показали, що у сперматозоїдах чоловіків-паліїв спостерігається більш висока ступінь фрагментації ДНК у порівнянні з чоловіками, що не палять. Виникнення спонтанних мутацій постійно врівноважується їх елімінацією на різних стадіях онтогенезу, завдяки чому популяція зберігає стабільний стан. Дія екзогенних мутагенів тютюнового диму може призвести до підвищення інтенсивності мутаційного процесу і, таким чином, - до накопичення в популяції патологічних мутацій, що, в свою чергу, може бути несприятливим для здоров'я, викликаючи захворювання та смертність (Алтухов Ю. П., 2003; Залесский О. Б. та ін., 2005; Collier A. C. et al., 2005). Зміни параметрів гомеостазу у групі, де тютюновій інтоксикації підлягали лише майбутні самці-батьки (роль лише «чоловічого фактору») можна пояснити з точки зору теорії генетичних мереж (Баранов В. С., 2009). Зміст цієї теорії полягає в тому, що будь-які пошкоджуючі фактори, у тому числі тютюнопаління, можуть ініціювати порушення реалізації генетичної програми розвитку плода та інших елементів системи «мати-плацента-плід» у залежності від комбінації генів та їхньої взаємодії в майбутніх батьків. Виникнення будь-якого патологічного процесу визначається рядом генів схильності, алельні варіанти яких цілком сумісні з анте- і постнатальним процесом, але при певних несприятливих умовах можуть сприяти розвитку захворювання. Типовими генами схильності є гени системи детоксикації, функцій ендотелію, ліпідного обміну, остеогенезу та ін. (Баранов В. С., 2009). З цих позицій, у зв'язку з тим, що в процесі запліднення відбувається взаємодія генетичного матеріалу обох майбутніх батьків, стає цілком зрозумілим вплив «чоловічого фактору» на стан здоров'я новонародженого навіть у випадку не паління майбутньої матері.

Дослідження середньої маси новонароджених щуренят у поносі батьків-паліїв виявило її достовірне менше значення на 1-му тижні життя у порівнянні з контрольними тваринами, що співпадає з багатьма науковими дослідженнями (Котышева Е. Н., 2006; Лунева И. Е. та ін., 2007; Хоценко Г. О та ін., 2009). Але треба зауважити, що у групі МБ приріст маси тіла на 3-му тижні життя становив 71%, що є більшим за контрольний показник, де приріст був 65%. Дане різке збільшення ваги поносів щуренят у групі МБ можна пов'язати з передчасним, прискореним дозріванням, що можливо було спричинено внутрішньоутробними порушеннями, які викликані хронічним тютюнопалінням їх батьків.

Прискорене дозрівання щуренят доводять і результати досліджень їх фізичного розвитку, які показали, що у піддослідних групах у порівнянні з контрольною групою розвиток біологічних ознак відбувався в більш ранні строки, особливо за такими показниками як покриття волосяним покривом у всіх групах експерименту та відкриття очей у групах М та Б.

Гострої проблеми набуває вплив тютюнопаління батьків не тільки на фізичний, а й на психічний розвиток їх нащадків, тому нами були вивчені емоційні реакції нащадків-самиць у поведінковому тесті “відкрите поле”. З огляду на наявність порушень метаболічного обміну (Yakovtsova A. F. et. al., 2007) можна передбачити існування порушень поведінкових реакцій (Montgomery S. M., 2005).

Як видно з рис. 1, для нащадків-самиць груп М та Б були характерні такі зміни: разом зі зменшенням проявів вегетативних реакцій (кількості дефекацій) відбулося зменшення частоти рухової активності (амбуляції), що свідчить про зниження емоційності, про розвиток стану тривоги та страху, але без пошуку виходу зі стресових умов середовища. Розвивається звикання до незвичних умов навколишнього середовища, але їх поведінкові реакції не супроводжуються пошуком нової інформації, що є загальною картиною загальмування. У нащадків-самиць групи МБ на основі даних про зменшення частот амбуляції та збільшення показників вегетативного прояву емоційних реакцій спостерігалася пасивно-оборонна поведінка, тобто домінантним у їх поведінці був стан психічної „відмови від пошуку”, „визнання поразки”. Розглядаючи загальнобіологічне значення розвитку патології при пасивно-оборонній емоційній реакції, можна говорити, що завдяки цьому активно елімінуються особини, перевага яких могла б негативно відбитися на життєздатності популяції в цілому, це попереджає регрес і сприяє еволюції, яка залежить від достатнього прояву пошукової активності.

Рис. 1. Динаміка показників поведінкового тесту “відкрите поле” у нащадків-самиць контрольної та експериментальних груп. Примітка. К -- контроль; М - палить+; Б - палить >; МБ - палять > і +.

Звертає увагу дисгармонійний розвиток щуренят, що засвідчується не тільки відмінностями маси тіла новонароджених в основних групах порівняно з контролем, але й змінами у поведінковому онтогенезі навіть у випадках паління лише майбутніх самців-батьків. Таким чином, результати постнатального дослідження дозволяють дійти висновку, що не тільки у нащадків, самиці-матері яких підлягали хронічній дії тютюнового диму, а й у тих випадках, де лише майбутні самці-батьки або обидва батьки зазнавали дії цього фактору, на перший погляд, невразливих варіантів опосередкованої дії продуктів згоряння тютюну, спостерігалися погіршення соматичного і репродуктивного здоров'я, що суттєво вплинуло на фертильність нащадків-самиць. Стан новонароджених щуренят при цьому відрізнявся більшим рівнем ускладнень: зниження індексу виживання та життєздатності, прискорення розвитку, передчасне дозрівання, дисгармонійний розвиток.

При вивченні віддалених наслідків хронічної тютюнової інтоксикації батьків на морфофункціональний стан яєчників їх нащадків-самиць в препубертатному віці було встановлено, що першими на цей вплив реагують компоненти кіркової речовини яєчників. Найвища чутливість до компонентів тютюнового диму властива фолікулам.

Морфометричні дослідження показали, що у нащадків-самиць всіх експериментальних груп спостерігаються зменшена кількість примордіальних фолікулів, швидка загибель дозріваючих фолікулів І та ІІ порядку, а центральна частина містить велику кількість атретичних фолікулів. Було встановлено більш виразний процес загибелі фолікулів, особливо дозріваючих фолікулів І-го порядку, про що свідчить велика кількість ліпофусцинових гранул - “пігменту виснаження”. У групі М відмічається достовірне зменшення, майже на 50%, кількості примордіальних фолікулів у порівнянні з контрольною групою (табл. 2.)

Таблиця 2. Стадії розвитку фолікулів нащадків контрольної та експериментальних груп

Примітки:

* - р ? 0,05 у порівнянні з контролем;

** - р ? 0,01 у порівнянні з контролем:

К -- контроль; М - палить +; Б - палить >; МБ - палять > і +;

В експериментальній групі Б виявлено тенденцію до зменшення кількості фолікулів на всіх стадіях розвитку у порівнянні з контрольними показниками. Це свідчить про вичерпаність репродукційного потенціалу.

У структурних компонентах яєчників у всіх групах експерименту інтенсивно розвиваються патологічні процеси, які супроводжуються руйнуванням блискучої оболонки ооциту - zona pellucida (рис. 2).

А Б

Рис. 2. Яєчник нащадків-самиць контрольної (А) та експериментальної групи Б (Б). Zona pellucida ооцита експериментальних груп широка, розрихлена, має дефекти, не має чіткого контуру. Забарвлення на ШІК-реакцію. Збільшення х 400.

Особливо її гомогенність видно на мікропрепаратах з ШІК-реакцією, оскільки вона містить глюкопротеїди. Блискуча оболонка ооцитів в фолікулах експериментальних груп містить зменшену кількість колагену та основних глікозаміногліканів, а місцями блискуча оболонка не має чіткого контуру, широка, розрихлена, що обумовлює їх швидку загибель (див. рис. 2). Не виключено, що це може бути причиною часткової стерильності у статевозрілих індивідів.

Слід відмітити, що на гістологічних зрізах яєчників нащадків-самиць контрольної групи клітини theca interna і гранульози атретичних фолікулів у більшості випадків мають світле еухромне ядро, яке характерне для активного синтетичного процесу в клітині. Площа ядер гранульози атретичних фолікулів в експериментальних групах достовірно менша, ніж площа ядер гранульози атретичних фолікулів контрольної групи, тоді як ядра клітин theca interna в групах М та Б мають площу достовірно більшу за показники контрольної групи. Таким чином, морфологічне вивчення яєчників нащадків-самиць всіх експериментальних груп виявило максимальні ознаки ушкодження, компенсаторну гіперплазію.

Мозкова речовина яєчника всіх експериментальних груп має особливості побудови. Колагенові волокна у сполучній тканині потовщені, мають густу сітку та заповнюють майже 50% простору речовини. Гальмування секретоутворення у клітинах яєчника при одночасному розвитку стромальних компонентів (веретеноподібних фібробластів та колагенових волокон) свідчить про різке зниження специфічної функціональної активності цього органу. Сукупність таких змін порушує і гальмує оогенез (Арутюнян Н. А., 1991; Біляєв С. Г. та ін., 2010). Отримані факти морфоструктурних змін можна тлумачити вельми однозначно: інтоксикація батьків тютюновим димом викликає у їх нащадків-самиць руйнування структурних компонентів яєчників, порушує обмінні процеси та, безумовно, гальмує розвиток яйцеклітин. У подальшому ці зміни можуть викликати безпліддя у нащадків жіночої статі.

Механізми регуляції статевої поведінки виявляють ознаки декомпенсації при будь-якому варіанті хронічної тютюнової інтоксикації батьківської пари, що характеризується достовірним збільшенням гормонпродукуючих ядер клітин theca interna у порівнянні з контролем.

Таким чином, при палінні лише матері компенсаторні можливості яєчників нащадків-самиць значно обмежені, про що свідчить достовірне, майже в 2 рази, збільшення андроген-естрогенного співвідношення (34,0 ± 3,3 та 57,7 ± 1,4, р ? 0,05) і ці зміни визначають можливе порушення транспорту та реалізації ефектів даних гормонів в органах-мішенях (табл. 3). Підтвердженням обмежених компенсаторних можливостей яєчників нащадків-самиць групи М є пролонгований діеструс та гіперандрогенний стан з картиною безпліддя.

Після перевірки нормального розподілення значень показників тривалості естрального циклу групи Б та МБ ми провели варіаційний аналіз, що дало нам можливість розподілити нащадків-тварин на дві підгрупи у кожній групі. Будь-яка популяція є генетично гетерогенною. Самиці та самці в даній популяції будуть по-різному реагувати на повітряні мутагенні речовини в силу наявності явища генетичного поліморфізму резистентності (Алтухов Ю. П., 2003). Крім того, самиці більш резистентні до дії факторів навколишнього середовища, тому що яйцеклітина захищена фолікулом, зберігає і стабілізує генетичну інформацію популяції. Але, разом з цим, реагувати самиці на дію абіотичних факторів можуть по-різному. В основному за двома напрямками: резистентності та не резистентності. Відсоток останніх у даному ствердженні менший (Алтухов Ю. П., 2003).

Таблиця 3.Показники тривалості естрального циклу, вмісту естрадіолу та тестостерону в сироватці крові, компонентів статевої поведінки контрольної та експериментальних груп

Примітки:

* - р ? 0,05 у порівнянні з контролем.

К -- контроль; М - палить+; Б - палить >; МБ - палять > і +;

n - кількість нащадків-самиць у групі.

У нащадків-самиць І підгрупи групи Б та МБ, що відповідно становили 71,4% та 60% від загальної кількості тварин в даних групах, тютюнова інтоксикація батьків призвела до достовірного укорочення міжтічкової фази естрального циклу, абсолютної переваги еструсу над діеструсом, достовірного збільшення в два рази частоти зустрічей еструсу за певний проміжок часу у порівнянні з тваринами контрольної групи. Це є компенсаторною реакцією механізмів регуляції оваріального циклу на опосередковану дію продуктів згоряння тютюну.

На відміну від нащадків-самиць І підгрупи, у нащадків-самиць ІІ підгрупи групи Б (28,6 %), так само як і в групі МБ (23,3 %), спостерігали протилежні зміни естрального циклу, які супроводжувалися трикратним достовірним збільшенням міжтічкового періоду (порівняно з контролем), перевагою стадії діеструсу над еструсом та майже незміненою частотою зустрічей еструсу за період дослідження (див. табл. 3.). Це є ознакою декомпенсації механізмів регуляції оваріального циклу й відповідно картиною передумови схильності до безпліддя та ускладнення запліднення.

Але при вивченні особливостей статевої поведінки у І підгрупі групи Б на тлі укороченої міжтічкової фази естрального циклу спостерігалися як високий відсоток процептивного компоненту поведінки, так і парувальної поведінки - коефіцієнту лордозу (КЛ), які стимулювалися високим рівнем естрадіолу в сироватці крові, концентрація якого була достовірно, майже в 2 рази, більша у порівнянні з контрольними тваринами.

Стосовно І підгрупи групи МБ, то домінантним компонентом статевої поведінки даної групи був парувальний компонент. У даній підгрупі зафіксували достовірне зменшення суми всіх показників процептивної мотиваційної поведінки у порівнянні з контрольною групою (48,3 ± 3,45, р ? 0,05) та достовірне збільшення коефіцієнту лордозу (72,0 ± 5,35 %, р ? 0,05) (табл. 3).

Для ІІ підгруп групи Б та МБ (23,3 %) відмічалося на тлі довготривалого естрального циклу та достовірного збільшення вмісту тестостерону (Т) у сироватці крові зменшення статевої активності тварин, відбувалася активація центрального мотиваційного механізму регуляції статевої поведінки, що має прояв у зменшенні КЛ і в збільшенні статевого потягу (СП).

Також треба зауважити, що менша частина нащадків-самиць (16,7 %) ІІ підгрупи групи МБ взагалі не проявляла сексуальної активності за означеними компонентами статевої поведінки: у них були відсутні ознаки процептивної поведінки та лордозу.

Таким чином, хронічна тютюнова інтоксикація батьків призвела до порушення механізмів регуляції статевої поведінки, в основі цих порушень є достовірна зміна концентрації статевих гормонів в крові та їх співвідношення.

Ці спостереження можуть мати відношення як до пояснення несприятливих віддалених ефектів пасивного (недобровільного) паління на гормонально-метаболічний статус схильності до розвитку ряду порушень, так і до особливостей внутрішньоутробного і раннього постнатального диференціювання головного мозку, що має істотний вплив на функціонування ендокринної системи і психофізіологічного стану на більш пізніх етапах онтогенезу (Kotimaa A. J. et al., 2003). Вони ж є додатковою ілюстрацією того, що хронічний вплив тривалого паління може варіювати за спрямованістю нейроендокринних реакцій, і його вплив не завжди відповідає закономірностям, що виявляються при оцінці гострих ефектів інгаляції тютюнового диму чи введення нікотину.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі представлені результати дослідження проблеми репродуктивного розвитку нащадків-самиць і хронічне тютюнопаління їх батьків у новому аспекті, сутністю якого є вивчення опосередкованої дії компонентів тютюнового диму на фізіологічний, поведінковий, репродуктивний розвиток нащадків-самиць, підтвердження негативної ролі «чоловічого фактору» в наслідках тютюнопаління, а також дослідження проблеми несприятливих віддалених наслідків тютюнової інтоксикації при різних варіантах батьківського паління на їх нащадків-самиць на основі етологічних, біохімічних, гістологічних особливостей.

1. Виявлено, що при хронічній тютюновій інтоксикації щурів на тлі інтенсивного накопичення в їх організмі шкідливих речовин згоряння тютюну, про що свідчить достовірне підвищення в сироватці крові тіоцианіду К у порівнянні з показниками контрольних тварин (відповідно 8,12 ± 0,5 мкг/л та 6,18 ± 0,3 мкг/л, р ? 0,05) відбувається зміна поведінкових реакцій щурів у бік агресивності.

2. Доведено, що хронічна тютюнова інтоксикація батьків у всіх, без винятків, експериментальних групах на тлі достовірного зменшення середньої кількості нащадків у поносі призвела до достовірного прискорення фізіологічного розвитку нащадків-самиць, що вижили, за певними біологічними ознаками і це можна класифікувати як феномен прискореного розвитку. У групі, де тютюновій інгаляції підлягали лише самиці-матері, та, де інгалювали лише самців-батьків, зменшення відбулося за рахунок репродуктивних втрат - мертвонародження (10,5 % та 20 % відповідно), що можливо є наслідком токсичної дії компонентів тютюнового диму на рівні гаметогенезу та утворення зигот. У нащадків-самиць експериментальної групи, в якій дії тютюнової інтоксикації підлягали обидва батька (самиці-матері й самці-батьки) в характері поведінкового онтогенезу, за даними тесту “відкрите поле”, встановлені порушення проявів емоційної реакції, її вегетативних та рухових компонентів за пасивно-оборонним типом поведінки.

3. Сумарні гістологічні кількісно-якісні показники однозначно доводять про максимальні ознаки ушкодження в усіх структурах яєчників нащадків-самиць експериментальних груп: відмічається достовірне зменшення кількості примордіальних фолікулів та посилена атрезія фолікулів, що ростуть; компенсаторна гіперплазія theca interna; наявність в блискучій оболонці ооцитів суттєвих дефектів, які обґрунтовано можна класифікувати як тютюнову оваріопатію з передбачуваним зниженням фертильності за жіночим типом та погіршення стану репродуктивної функції.

4. Встановлено, що хронічна тютюнова інтоксикація лише самиць-матерів призвела до пролонгованого діеструсу у нащадків-самиць на тлі достовірного двократного збільшення андроген-естрогенного співвідношення, тобто гіперандрогенного гормонального стану з картиною безпліддя, обумовленого підвищеною активністю текальних клітин яєчника, що є підтвердженням обмежених компенсаторних можливостей яєчників нащадків-самиць даної групи.

5. Спрямованість та характер опосередкованої ушкоджуючої дії тютюнопаління батьків у експериментальних групах, де тютюновій інгаляції підлягали лише майбутні самці-батьки або обидва батька, на тривалість та фазову структуру естрального циклу, компоненти статевої поведінки та гормональний статус їх нащадків-самиць свідчать про більш виразні компенсаторні зміни регуляторних механізмів статевої поведінки: у І підгрупах цих експериментальних груп на тлі гіперестрагенізації спостерігали короткотривалий естральний цикл, підвищену (група, де інгаляції підлягали лише самці-батьки) та знижену (група, де інгаляції підлягали обидва батька) сексуальну збудливість у поєднанні зі збільшенням коефіцієнту лордозу. Це є ознакою виразних компенсаторних змін у механізмах регуляції репродуктивної функції на віддалену дію продуктів згоряння тютюну. У ІІ підгрупах цих експериментальних груп на тлі гіперандрогенізації відмічали довготривалий естральний цикл, малий відсоток коефіцієнту лордозу, проте високий рівень статевого потягу, що має вигляд як ознака декомпенсації механізмів регуляції репродуктивного циклу й відповідно є картиною передумови схильності до безпліддя та ускладнення запліднення. Для 16,7 % нащадків-самиць ІІ підгрупи групи, де тютюновій інтоксикації підлягали обидва батька механізми регуляції статевої поведінки виявили ознаки декомпенсації, що характеризувалися “асексуальною” поведінкою, яка проявлялася у відсутності всіх компонентів статевої поведінки.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Дігтяр О. В. (Колтунова О. В.). Вплив тютюнопаління батьків на постнатальний розвиток нащадків / О. В. Дігтяр (О. В. Колтунова) // Біологія та валеологія. - 2004. - С. 87-92. (Дисертант провела аналіз стану постнатального розвитку нащадків всіх експериментальних груп, статистичний аналіз).

Віддалені наслідки тютюнопаління батьків на розвиток яєчників нащадків / Т. Є. Комісова, Г. І. Губіна-Вакулік, О. В. Дігтяр (О. В. Колтунова), Ю. М. Германенко // Біологія та валеологія. - 2005. - С. 83-88. (Дисертант провела кількісно-якісний аналіз стану яєчників нащадків всіх експериментальних груп, статистичний аналіз).

Колтунова О. В. Віддалені наслідки тютюнопаління батьків на статеву поведінку нащадків-самиць / О. В. Колтунова, Т. Є. Комісова // Вісник Харківського національного університету. - 2007. - № 788. - С. 141-145. (Дисертант провела дослідження віддалених наслідків тютюнопаління батьків на статеву поведінку їх нащадків-самиць, статистичний аналіз даних).

Колтунова О. В. Гістологічні особливості яєчників нащадків, батьки яких підлягали дії тютюнового диму / О. В. Колтунова, Т. Є. Комісова // Науковий вісник МДУ ім. В. О. Сухомлинського. - 2009. - Вип. 24, № 4(1). - С. 117-122. (Дисертант провела вивчення гістологічних особливостей яєчників нащадків у всіх експериментальних групах, статистичний аналіз даних).

Дігтяр О. В. (Колтунова О. В.). Вплив тютюнопаління батьків на постнатальний розвиток нащадків / О. В. Дігтяр (О. В. Колтунова) // Медицина третього тисячоліття: міжвуз. конф. молодих вчених, 20 січ. 2004 р.: тези доп. - Харьков, 2004. - С. 17.

Комісова Т. Є. Вплив тютюнопаління батьків на поведінкові реакції нащадків / Т. Є. Комісова, О. В. Колтунова, Ю. В. Єжелєва // Наука і освіта, 2005: VІІІ міжнар. наук.-практ. конф., 10-25 лют. 2004 р.: тези доп. - Дніпропетровськ, 2005. - С.30-32. (Дисертант провела аналіз поведінкових реакцій нащадків обох статей, батьки яких підлягали хронічній дії тютюнового диму, у тесті “відкрите поле”, статистичний аналіз даних).

Комісова Т. Є. Морфометричні показники яєчників щурів-нащадків, батьки яких підлягали дії малих доз тютюнового диму / Т. Є. Комісова, О. В. Колтунова // Медицина третього тисячоліття: міжвуз. конф. молодих вчених, 17-18 січ. 2006 р.: тези доп. - Харьков, 2006. - С. 19-20. (Дисертант провела морфометричні вимірювання фолікулів яєчників нащадків всіх експериментальних груп та статистичний аналіз).

Комісова Т. Є. Морфометричні показники яєчників щурів-нащадків в умовах материнського паління / Т. Є. Комісова, О. В. Колтунова // Медицина третього тисячоліття: міжвуз. конф. молодих вчених, 16-17 січ. 2007 р.: тези доп. - Харьков, 2007. - С. 19-20. (Дисертант провела морфометричні вимірювання фолікулів яєчників нащадків експериментальної групи, де тютюновій інтоксикації підлягали лише самиці-матері та статистичний аналіз даних).

Колтунова О. В. Вплив тютюнопаління батьків на естральний цикл нащадків-самиць / О. В. Колтунова, К. І. Гончарова // Молодь та поступ біології: ІІІ міжнар. наук. конф. студентів і аспірантів, 23-27 квіт. 2007 р.: тези доп. - Львів, 2007. - С.471. (Дисертант провела аналіз впливу тютюнопаління батьків на естральний цикл їх нащадків-самиць, статистичний аналіз даних).

Комісова Т. Є. Порушення репродуктивної функції нащадків-самиць при материнському пасивному палінні / Т. Є. Комісова, О. В. Колтунова // Фундаментальна та клінічна ендокринологія: проблеми, здобутки, перспективи (Сьомі Данилевські читання): наук.- практ. конф., 21-22 лют. 2008 р.: тези доп. - Харків, 2008. - С. 86-88. (Дисертант провела вивчення особливостей репродуктивної функції нащадків-самиць при материнському пасивному палінні, статистичний аналіз).

Размещено на Allbest.ru