medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2020-99-10-1149-1152medlit-1079Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL INVESTIGATIONSЭкспериментальное исследование гонадотоксического эффекта дыма лесных пожаровExperimental study of the gonadotoxic effect of forest fire smokehttps://orcid.org/0000-0002-6100-6292НовиковМихаил АлександровичNovikovMikhail A.

Канд. биол. наук, науч. сотр. лаб. биомоделирования и трансляционной медицины ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований».

e-mail: novik-imt@mail.ru

MD, Ph.D., researcher of the Laboratory of biomodeling and translational medicine, East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research, Angarsk, 665827, Russian Federation.

e-mail: novik-imt@mail.ru

novik-imt@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8165-8052ВокинаВ. А.VokinaVera A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3709-8676АндрееваЕ. С.AndreevaElizaveta S.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4980-5304АлексеенкоА. Н.AlekseenkoAnton N.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1052-4601СоседоваЛ. М.SosedovaLarisa M.noemail@neicon.ruФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research202001122020991011491152Copyright © Новиков М.А., Вокина В.А., Андреева Е.С., Алексеенко А.Н., Соседова Л.М., 20202020Новиков М.А., Вокина В.А., Андреева Е.С., Алексеенко А.Н., Соседова Л.М.Novikov M.A., Vokina V.A., Andreeva E.S., Alekseenko A.N., Sosedova L.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/1079Введение

Введение. Изучение последствий задымления воздуха при природных пожарах на репродуктивную систему является актуальной научной проблемой в настоящее время.

Материал и методы

Материал и методы. Половозрелых беспородных крыс-самцов подвергали ежедневному ингаляционному воздействию дыма в течение одной и четырёх недель соответственно по 4 ч в день. Сразу после окончания воздействия животных декапитировали под лёгким эфирным наркозом для проведения исследования морфофункционального состояния репродуктивной системы, которое включало в себя подсчёт общего количества сперматогониев, числа канальцев со слущенным эпителием, а также определение индекса сперматогенеза и количества клеток Лейдига.

Результаты

Результаты. Показатели функционального состояния репродуктивной системы самцов белых крыс после экспозиции дымом в течение 1 нед не имели статистически значимых отличий по сравнению с показателями животных контрольной группы. В то же время увеличение длительности воздействия (4 нед) привело к значительным морфофункциональным нарушениям репродуктивной системы самцов белых крыс, характеризовавшимся снижением индекса сперматогенеза с одновременным сокращением процентного содержания сперматогониев и количества интерстициальных клеток Лейдига.

Заключение

Заключение. Результаты проведённого исследования свидетельствуют о том, что длительное воздействие продуктов горения, выделяющихся при лесном пожаре, привело к угнетению репродуктивной функции у самцов белых крыс.

Introduction

Introduction. The study of the effects of air smoke during natural fires on the reproductive system is the actual scientific problem at present.

Material and methods

Material and methods. The experimental study took place in 2 stages. At the first stage of the study, white male rats were exposed to the smoke-bearing effects of wildfire for 7 days (4 hours a day), and at the second stage, 5 days a week (4 hours a day) for one month. Immediately after the end of the exposure, the animals were decapitated under light ether anesthesia to study the morphofunctional state of the reproductive system, which included counting the total number of spermatogonia, the number of tubules with desquamated epithelium, as well as determining the spermatogenesis index and the number of Leydig cells.

Results

Results. The functional state of the reproductive system of male white rats after exposure to smoke for 1 week did not have statistically significant differences from the animals of the control group. At the same time, an increment in the duration of exposure (4 weeks) led to significant morphological and functional disorders of the reproductive system of male white rats, characterized by a decrease in the spermatogenesis index with a simultaneous decrease in the percentage of spermatogonia and the number of interstitial Leydig cells.

Discussion

Discussion. Male reproductive health can be a sensitive marker of environmental factors, and there is no evidence of smoke from natural fires in modern literature. This study justifies the need to develop new approaches to the diagnosis and prevention of adverse effects on the body for a long stay in a smoke area.

Conclusion

Conclusion. The results of the study indicate the prolonged exposure to combustion products released during a forest fire to lead to inhibition of reproductive function in male white rats.

природный пожаркрысырепродуктивная системасперматогенезnatural fireratsreproductive systemspermatogenesisReferencesDelfino R.J., Brummel S., Wu J., Stern H., Ostro B., Lipsett M., et al. The relationship of respiratory and cardiovascular hospital admissions to the southern California wildfires of 2003. Occup. Environ. Med. 2009; 66(3): 189-97. https://doi.org/10.1136/oem.2008.041376Delfino R.J., Brummel S., Wu J., Stern H., Ostro B., Lipsett M., et al. The relationship of respiratory and cardiovascular hospital admissions to the southern California wildfires of 2003. Occup. Environ. Med. 2009; 66(3): 189–97. https://doi.org/10.1136/oem.2008.041376Kunii O., Kanagawa S., Yajima I., Hisamatsu Y., Yamamura S., Amagai T., et al. The 1997 haze disaster in Indonesia: its air quality and health effects. Arch. Environ. Health. 2002; 57(1): 16-22. https://doi.org/10.1080/00039890209602912Kunii O., Kanagawa S., Yajima I., Hisamatsu Y., Yamamura S., Amagai T., et al. The 1997 haze disaster in Indonesia: its air quality and health effects. Arch. Environ. Health. 2002; 57(1): 16–22. https://doi.org/10.1080/00039890209602912Phuleria H.C., Fine P.M., Zhu Y. Air quality impacts of the October 2003 Southern California wildfires. J. Geophys. Res. Atmos. 2005; 110(D7): 1-11.Phuleria H.C., Fine P.M., Zhu Y. Air quality impacts of the October 2003 Southern California wildfires. J. Geophys. Res. Atmos. 2005; 110(D7): 1–11.Hanigan I.C., Johnston F.H., Morgan G.G. Vegetation fire smoke, indigenous status and cardio-respiratory hospital admissions in Darwin, Australia, 1996-2005: a time-series study. Environ. Health. 2008; 7: 42. https://doi.org/10.1186/1476-069x-7-42Hanigan I.C., Johnston F.H., Morgan G.G. Vegetation fire smoke, indigenous status and cardio-respiratory hospital admissions in Darwin, Australia, 1996–2005: a time-series study. Environ. Health. 2008; 7: 42. https://doi.org/10.1186/1476-069x-7-42He C., Miljevic B., Crilley L.R., Surawski N.C., Bartsch J., Salimi F., et al. Characterisation of the impact of open biomass burning on urban air quality in Brisbane, Australia. Environ. Int. 2016; 91: 230-42. https://doi.org/10.1016/j.envint.2016.02.030He C., Miljevic B., Crilley L.R., Surawski N.C., Bartsch J., Salimi F., et al. Characterisation of the impact of open biomass burning on urban air quality in Brisbane, Australia. Environ. Int. 2016; 91: 230–42. https://doi.org/10.1016/j.envint.2016.02.030Naeher L.P., Brauer M., Lipsett M., Zelikoff J.T., Simpson C.D., Koenig J.Q., et al. Woodsmoke health effects: a review. Inhal. Toxicol. 2007; 19(1): 67-106. https://doi.org/10.1080/08958370600985875Naeher L.P., Brauer M., Lipsett M., Zelikoff J.T., Simpson C.D., Koenig J.Q., et al. Woodsmoke health effects: a review. Inhal. Toxicol. 2007; 19(1): 67–106. https://doi.org/10.1080/08958370600985875Вокина В.А., Новиков М.А., Елфимова Т.А., Богомолова Е.С., Алексеенко А.Н., Соседова Л.М. Исследование воздействия эмиссии от лесных пожаров на морфофункциональное состояние центральной нервной системы белых крыс. Гигиена и санитария. 2019; 98(11): 1245-50. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-11-1245-1250Vokina V.A., Novikov M.A., Elfimova T.A., Bogomolova E.S., Alekseenko A.N., Sosedova L.M. Effects of wildfire emission on the morphofunctional state of the central nervous system in white rats. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2019; 98(11): 1245–50. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-11-1245-1250 (in Russian)Ухов Ю.И., Астраханцев А.Ф. Морфометрические методы в оценке функционального состояния семенников. Архив анатомии гистологии и эмбриологии. 1983; 84(3): 66-72.Ukhov Yu.I., Astrakhantsev A.F. Morphometric methods in assessing the functional state of the testes. Arkhiv anatomii gistologii i embriologii. 1983; 84(3): 66–72. (in Russian)Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTICA. М.: МедиаСфера; 2002.Rebrova O.Yu. Statistical analysis of medical data. Application of the STATISTICA application package [Statisticheskiy analiz meditsinskikh dannykh. Primenenie paketa prikladnykh programm STATISTICA]. Moscow: MediaSfera; 2002. (in Russian)Larson T.V., Koenig J.Q. Wood smoke: emissions and noncancer respiratory effects. Annu. Rev. Public Health. 1994; 15: 133-56. https://doi.org/10.1146/annurev.pu.15.050194.001025Larson T.V., Koenig J.Q. Wood smoke: emissions and noncancer respiratory effects. Annu. Rev. Public Health. 1994; 15: 133–56. https://doi.org/10.1146/annurev.pu.15.050194.001025Nolte C.G., Schauer J.J., Cass G.R., Simoneit B.R.T. Highly polar organic compounds present in wood smoke in the ambient environment. Environ. Sci. Technol. 2001; 35(10): 1912-9. https://doi.org/10.1021/es001420rNolte C.G., Schauer J.J., Cass G.R., Simoneit B.R.T. Highly polar organic compounds present in wood smoke in the ambient environment. Environ. Sci. Technol. 2001; 35(10): 1912–9. https://doi.org/10.1021/es001420rMoline J.M., Golden A.L., Bar-Chama N., Smith E., Rauch M.E., Chapin R.E., et al. Exposure to hazardous substances and male reproductive health: a research framework. Environ. Health Perspect. 2000; 108(9): 803-13. https://doi.org/10.1289/ehp.00108803Moline J.M., Golden A.L., Bar-Chama N., Smith E., Rauch M.E., Chapin R.E., et al. Exposure to hazardous substances and male reproductive health: a research framework. Environ. Health Perspect. 2000; 108(9): 803–13. https://doi.org/10.1289/ehp.00108803Bergh A. Local differences in Leydig cell morphology in the adult rat testis: evidence for a local control of Leydig cells by adjacent seminiferous tubules. Int. J. Androl. 1982; 5(3): 325-30. https://doi.org/10.1111/j.1365-2605.1982.tb00261.xBergh A. Local differences in Leydig cell morphology in the adult rat testis: evidence for a local control of Leydig cells by adjacent seminiferous tubules. Int. J. Androl. 1982; 5(3): 325–30. https://doi.org/10.1111/j.1365-2605.1982.tb00261.xMori H., Christensen A.K. Morphometric analysis of Leydig cells in the normal rat testis. J. Cell Biol. 1980; 84(2): 340-54. https://doi.org/10.1083/jcb.84.2.340Mori H., Christensen A.K. Morphometric analysis of Leydig cells in the normal rat testis. J. Cell Biol. 1980; 84(2): 340–54. https://doi.org/10.1083/jcb.84.2.340Саяпина И.Ю., Целуйко С.С. Динамика количественных показателей клеток Лейдига при адаптации организма к низким температурам. Дальневосточный медицинский журнал. 2011; (2): 84-7Sayapina I.Yu., Tseluyko S.S. Dynamics of quantitative indicators of Leydig cells under the adaptation of organism to low temperatures. Dal’nevostochnyy meditsinskiy zhurnal. 2011; (2): 84–7. (in Russian)Rajeswary S., Kumaran В., Ilangovan R., Yuvaraj S., Sridharb M., Venkataraman P., et al. Modulation of antioxidant defense system by theenvironmental fungicide carbendazim in Leydig cells of rats. Reprod. Toxicol. 2007; 24(3-4): 371-80. https://doi.org/10.1016/j.reprotox.2007.03.010Rajeswary S., Kumaran В., Ilangovan R., Yuvaraj S., Sridharb M., Venkataraman P., et al. Modulation of antioxidant defense system by theenvironmental fungicide carbendazim in Leydig cells of rats. Reprod. Toxicol. 2007; 24(3–4): 371–80. https://doi.org/10.1016/j.reprotox.2007.03.010Lamichhane D.K., Leem J.H., Lee J.Y., Kim H.C. A meta-analysis of exposure to particulate matter and adverse birth outcomes. Environ. Health Toxicol. 2015; 30: e2015011. https://doi.org/10.5620/eht.e2015011Lamichhane D.K., Leem J.H., Lee J.Y., Kim H.C. A meta-analysis of exposure to particulate matter and adverse birth outcomes. Environ. Health Toxicol. 2015; 30: e2015011. https://doi.org/10.5620/eht.e2015011Holstius D.M., Reid C.E., Jesdale B.M., Morello-Frosch R. Birth weight following pregnancy during the 2003 Southern California wildfires. Environ. Health Perspect. 2012; 120(9): 1340-5. https://doi.org/10.1289/ehp.1104515Holstius D.M., Reid C.E., Jesdale B.M., Morello-Frosch R. Birth weight following pregnancy during the 2003 Southern California wildfires. Environ. Health Perspect. 2012; 120(9): 1340–5. https://doi.org/10.1289/ehp.1104515Горбатова Д.М., Немова Е.П., Соломина А.С., Дурнев А.Д., Середенин С.Б. Пренатальные эффекты продуктов сгорания торфа и их коррекция афобазолом у потомства крыс. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2014; 158: 604-8. https://doi.org/10.1007/s10517-015-2829-5Gorbatova D.M., Nemova E.P., Solomina A.S., Durnev A.D., Seredenin S.B. Prenatal effects of peat combustion products and afobazole correction thereof in the rat progeny. Byulleten’ eksperimental’noy biologii i meditsiny. 2014; 158: 604–8. https://doi.org/10.1007/s10517-015-2829-5 (in Russian)Горбатова Д.М., Литвинова С.А., Дурнев А.Д., Середенин С.Б. Протективное влияние афобазола на потомство крыс, подвергнутых действию торфяного дыма. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2014; 158: 614-9. https://doi.org/10.1007/s10517-015-2830-zGorbatova D.M., Litvinova S.A., Durnev A.D., Seredenin S.B. Afobazole protects rats exposed to peat smoke in utero. Byulleten’ eksperimental’noy biologii i meditsiny. 2014; 158: 614–9. https://doi.org/10.1007/s10517-015-2830-z (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.