Оценка репродуктивной функции самцов лабораторных животных при радиационном и химическом воздействии в малых дозах

Введение. В связи с ростом идиопатического мужского бесплодия проблема воздействия химических и физических факторов на репродуктивную функцию мужчин сохраняет актуальность. Особого внимания заслуживают исследования о влиянии облучения и шестивалентного хрома на фертильность самцов в малых дозах. Публикации, касающиеся гонадотоксичности и эмбриотоксичности при воздействии этих факторов в малых дозах, предлагают противоречивые выводы.

Материалы и методы. Экспериментальное исследование проведено на половозрелых мышах линии BALB/c и крысах разведения Вистар обоих полов (всего 189 животных). Животные были разделены на группы в соответствии с получаемыми дозами обучения и бихромата калия. Мыши: группа 1 – контрольная, группа 2 – самцы, получившие дозу 0,25 Гр, группа 3 – получившие дозу 0,5 Гр. Крысы: группа 1 – контрольная, группа 2 – самцы, получавшие бихромат калия (K₂Cr₂O₇) в дозе 0,028 мг/кг, группа 3 – получавшие K₂Cr₂O₇ в дозе 0,28 мг/кг в течение 48 дней. В мазках из клеточного гомогената семенников оценивали сперматогенез. Для анализа эмбриональных потерь подопытных животных спаривали с интактными самками.

Результаты. При анализе семенников у животных после облучения и хромовой интоксикации определили снижение индекса релаксации на 20%, увеличение многоядерных клеток на 40% (доза 0,5 Гр) и 25% (доза 0,28 мг/кг), рост аберрантных половых клеток в 1,5–2 раза (доза 0,028 мг/кг и 0,5 Гр соответственно) и увеличение почти в 2 раза числа сперматид с микроядрами. Возрастает число сперматозоидов с аномальной головкой: при облучении – на 15–20%, при хромовой интоксикации – в 1,5–2 раза. Спаривание подопытных самцов с интактными самками показало повышение общей эмбриональной смертности плодов в 1,5–2 раза при хромовой интоксикации.

Ограничения исследования. Ограничения исследования заключаются в оценке нарушений сперматогенеза без проведения долгосрочных исследований, которые бы позволили определить прогностическую значимость используемых показателей в отношении риска действия облучения и ксенобиотиков в малых дозах на репродуктивную функцию.

Заключение. Впервые на основе количественных, морфологических показателей установлены степень нарушения сперматогенеза и уровень эмбриональных потерь при облучении и хромовой интоксикации в низких дозах. Наиболее выраженное нарушение сперматогенеза при хромовой интоксикации приводит к более высокому уровню эмбриональной смертности.

Соблюдение этических стандартов. Экспериментальное исследование было одобрено комиссией по биоэтике ИЭРиЖ УрО РАН (протокол № 13 от 12.03.2025 г.).

Конфликт интересов. Автор декларирует отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование выполнено в рамках государственного задания Института экологии растений и животных Уральского отделения РАН (№ 122021000085–1).

Поступила: 28.04.2025 / Принята к печати: 26.06.2025 / Опубликована: 19.12.2025

1. Kesari K.K., Agarwal A., Henkel R. Radiations and male fertility. Reprod. Biol. Endocrinol. 2018; 16(1): 118. https://doi.org/10.1186/s12958-018-0431-1

2. Qu N., Itoh M., Sakabe K. Effects of Chemotherapy and Radiotherapy on Spermatogenesis: The Role of Testicular Immunology. Int. J. Mol. Sci. 2019; 20(4): 957. https://doi.org/10.3390/ijms20040957

3. Маркелова Е.В., Тулупова М.С., Хамошина М.Б., Чепурнова Н.С., Невежкина Т.А. Роль мужского фактора в невынашивании беременности. Проблемы репродукции. 2020; 26(4): 85–90. https://doi.org/10.17116/repro20202604185 https://elibrary.ru/sevbuf

4. Ершов А.В., Манасова З.Ш., Андриуца Н.С. Роль мелатонина в обеспечении мужского репродуктивного здоровья. Проблемы репродукции. 2023; 29(5): 111–8. https://doi.org/10.17116/repro202329051111

5. Velez D., Ohlander S. Medical therapies causing iatrogenic male infertility. Fertil. Steril. 2021; 116(3): 618–24. https://doi.org/10.1016/j.fertnstert.2021.07.1202

6. Badr F.M., El-Habit O. Heavy metal toxicity affecting fertility and reproduction of males. In: Bioenvironmental Issues Affecting Men’s Reproductive and Sexual Health. Volume 35. Elsevier: Amsterdam; 2018: 293–304. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-801299-4.00018-9

7. Navin A.K., Aruldhas M.M. Hexavalent chromium and male reproduction: an update. Proc. Zool. Soc. 2021; 74: 617–33. https://doi.org/10.1007/s12595-021-00417y

8. Li T., Lv Y., Wu Z., Guo M., Liu R., Zeng W., et al. Systematic assessment of hexavalent chromium-induced damage to male fertility and the preventive role of melatonin: a longitudinal study from the translational point of view. Mol. Hum. Reprod. 2023; 29(7): gaad020. https://doi.org/10.1093/molehr/gaad020

9. Mima M., Greenwald D., Ohlander S. Environmental toxins and male fertility. Curr. Urol. Rep. 2018; 19(7): 50. https://doi.org/10.1007/s11934-018-0804-1

10. Mann U., Shiff B., Patel P. Reasons for worldwide decline in male fertility. Curr. Opin. Urol. 2020; 30(3): 296–301. https://doi.org/10.1097/mou.0000000000000745

11. Barati E., Nikzad H., Karimian M. Oxidative stress and male infertility: current knowledge of pathophysiology and role of antioxidant therapy in disease management. Cell Mol. Life Sci. 2020; 77(1): 93–113. https://doi.org/10.1007/s00018-019-03253-8

12. Asadi A., Ghahremani R., Abdolmaleki A., Rajaei F. Role of sperm apoptosis and oxidative stress in male infertility: A narrative review. Int. J. Reprod. Biomed. 2021; 19(6): 493–504. https://doi.org/10.18502/ijrm.v19i6.9371

13. Tüttelmann F., Ruckert C., Röpke A. Disorders of spermatogenesis: Perspectives for novel genetic diagnostics after 20 years of unchanged routine. Med. Genet. 2018; 30(1): 12–20. https://doi.org/10.1007/s11825-018-0181-7

14. Шевченко В.А., Померанцева М.Д. Генетические последствия действия ионизирующих излучений. М.: Наука; 1985.

15. Методические указания МУ № 2926–83. Методические указания по изучению эмбриотоксического действия химических веществ при гигиеническом обосновании их ПДК в воде водных объектов; 1983.

16. Иванов Ю.В. Морфологические методы исследования в гигиене и токсикологии. М.; 1983: 96–101.

17. Демяшкин Г.А. Морфологическая характеристика сперматогенеза у крыс после прицельного облучения разными дозами электронов. Клиническая и экспериментальная морфология. 2021; 10(2): 40–9. https://doi.org/10.31088/CEM2021.10.2.40-49 https://elibrary.ru/evgniq

18. Захидов С.Т., Маршак Т.Л. Экспериментальные доказательства пролиферации и размножения высокодифференцированных клеток Сертоли. Известия Российской академии наук. Серия биологическая. 2015; (4): 350–60. https://doi.org/10.7868/S0002332915040153 https://elibrary.ru/txuelr

19. Chen S.R., Liu Y.X. Regulation of spermatogonial stem cell self-renewal and spermatocyte meiosis by Sertoli cell signaling. Reproduction. 2015; 149(4): R159–67. https://doi.org/10.1530/rep-14-0481

20. Ni F.D., Hao S.L., Yang W.X. Multiple signaling pathways in Sertoli cells: recent findings in spermatogenesis. Cell Death Dis. 2019; 10(8): 541. https://doi.org/10.1038/s41419-019-1782-z

21. Zirkin B.R., Papadopoulos V. Leydig cells: formation, function, and regulation. Biol. Reprod. 2018; 99(1): 101–11. https://doi.org/10.1093/biolre/ioy059

22. Kesari K.K., Agarwal A., Henkel R. Radiations and male fertility. Reprod. Biol. Endocrinol. 2018; 16(1): 118. https://doi.org/10.1186/s12958-018-0431-1