anatomyЖурнал анатомии и гистопатологииJournal of Anatomy and Histopathology2225-7357N.N. Burdenko Voronezh State Medical University10.18499/2225-7357-2019-8-4-15-21anatomy-993Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯВлияние иммобилизационного стресса на морфофункциональное состояние клеток Лейдига у потомства самок крыс с экспериментальным сахарным диабетом 1-го типаThe Effect of Immobilization Stress on the Morphofunctional State of Leydig Cells in the Offspring of Female Rats with Experimental Type 1 DiabetesБрюхинГ. В.BryukhinG. V.

ул. Воровского, 64, Челябинск, 454092.

ul.  Vorovskogo,  64, Chelyabinsk, 454092.

АнтоновС. Д.AntonovS. D.

Антонов Сергей Дмитриевич.

ул. Воровского, 64, Челябинск, 454092.

Sergei Antonov.

ul.  Vorovskogo,  64, Chelyabinsk, 454092.

s.d.antonov@mail.ruЮжно-Уральский государственный медицинский университет Минздрава РоссииSouth Ural State Medical UniversityЮжно-Уральский государственный медицинский университет Минздрава РоссииSouth Ural State Medical University201923122019841521Copyright © Брюхин Г.В., Антонов С.Д., 20192019Брюхин Г.В., Антонов С.Д.Bryukhin G.V., Antonov S.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://anatomy.elpub.ru/jour/article/view/993

Цель исследования – анализ морфофункционального состояния клеток Лейдига семенников половозрелого потомства самок крыс с экспериментальным сахарным диабетом 1-го типа (СД 1), подвергшегося воздействию иммобилизационного стресса.

Материал и методы

Материал и методы. Исследование проводилось на половозрелом (70-дневном) потомстве самок крыс с экспериментальным СД 1. Для достижения поставленной цели у экспериментальных животных с помощью стрептозотоцина моделировали СД 1. С целью оценки антистрессорной резистентности животных подвергали воздействию иммобилизационного стресса с помощью камер Когана. Объектом исследования служили семенники половозрелого потомства от самок крыс с экспериментальным СД 1. На серийных гистологических срезах проводили определение площади интерстициальной ткани и паренхимы семенников. Подсчитывали количество клеток Лейдига, в том числе фракции активных и неактивных эндокриноцитов, проводили расчет индекса активности, коэффициента, отражающего отношение суммарного количества клеток Лейдига к таковому клеток Сертоли на 1 семенной извитой каналец, и коэффициента, представляющего собой соотношение числа эндокриноцитов к суммарному числу сперматогенных клеток из расчета на один извитой семенной каналец.

Результаты

Результаты. Клетки Лейдига потомства самок крыс с экспериментальным СД 1 обладают сниженной антистрессорной резистентностью, на что указывает более выраженное уменьшение числа эндокриноцитов и изменение их субпопуляционного состава: уменьшение числа активных клеток Лейдига и, напротив, увеличение числа неактивных, что в свою очередь обусловило снижение индекса активности эндокриноцитов, а так же привело к снижению уровня тестостерона крови. Как следствие, иммобилизационный стресс вызывает угнетение сперматогенеза у экспериментальных животных.

Заключение

Заключение. Экспериментальный СД 1 у самок крыс обусловливает рождение потомства с нарушением сперматогенеза, одной из причин которого может являться нарушение морфофункционального состояния клеток Лейдига, и снижением антистрессорной резистентности эндокриноцитов семенников.

The aim of study was to analyze the morphofunctional state of Leydig cells of the testes in sexually mature offspring of female rats with experimental type 1 diabetes mellitus exposed to immobilization stress.

Material and methods

Material and methods. The study included sexually mature (70-day) offspring of female rats with experimental type 1 diabetes. To achieve the aim, type 1 diabetes was simulated in experimental animals using streptozotocin. All animals were subjected to immobilization stress using Kogan chambers in order to assess their antistress resistance. The object of the study was the testes of sexually mature offspring from female rats with experimental type 1 diabetes. Serial histological sections were used to determine the area of interstitial tissue and testis parenchyma. The number of Leydig cells, including the fractions of active and inactive endocrinocytes, was calculated; the activity index, a coefficient reflecting the ratio of the total number of Leydig cells to that of Sertoli cells per 1 convoluted tubule, and a coefficient representing the ratio of the number of endocrinocytes to the total number of spermatogenic cells were calculated based on one convoluted seminiferous tubule.

Results

Results. Leydig cells in the offspring of female rats with experimental type 1 diabetes mellitus have a reduced antistress resistance; that is supported by a more pronounced decrease in the number of endocrinocytes and a change in their subpopulation composition: a decrease in the number of active Leydig cells and, conversely, an increase in the number of inactive cells, which, in turn, results in a decrease in the index endocrinocyte activity, and a decrease in blood testosterone levels. As a result, immobilization stress causes inhibition of spermatogenesis in experimental animals.

Conclusion

Conclusion. Simulated type 1 diabetes mellitus in female rats results in the birth of offspring characterized by impaired spermatogenesis; this may be due to violation of the morphofunctional state of Leydig cells, and a decrease in the antistress resistance of testicular endocrinocytes.

крысысеменникиклетки Лейдигасахарный диабет 1-го типасперматогенезratstestesLeydig cellsdiabetes mellitus type 1spermatogenesisReferencesАхмерова Л.Г. Развитие клеток Лейдига. Успехи физиологических наук. 2006; 37(1): 28–36 [Ahmerova LG. Leydig Cell Development. Uspekhi fiziologicheskikh nauk. 2006; 37(1): 28–36] (in Russian).Ahmerova LG. Leydig Cell Development. Uspekhi fiziologicheskikh nauk. 2006; 37(1): 28–36 (in Russian).Боголюбов С.В., Витязева И.И., Макарова Н.П., Львова А.Г. Клиническое ведение пациентов с тератозооспермией в циклах вспомогательных репродуктивных технологий. Доктор.Ру. 2009; 6(50):34–8Bogolyubov SV, Vityazeva II, Makarova NP, Lvova AG. Clinical management of teratozoospermic patients in infertility treatment with assisted reproductive technologies. Doctor.Ru (in Russian).Бречка Н.М., Невзоров В.П., Коренева Е.М., Малова Н.Г. Нарушение ультраструктуры клеток Сертоли и Лейдига под воздействием серотонина гидрохлорида. Проблеми ендокринноi патологii. 2012; 2:73–9Brechka NM, Nevzorov VP, Koreneva EM, Malova NG. Narushenie ul'trastruktury kletok Sertoli i Leidiga pod vozdeistviem serotonina gidrokhlorida. Problemi endokrinnoi patologii. 2012; 2:73–9 (in Russian).Григорян О.Р., Андреева Е.Н. Сахарный диабет и беременность. В кн.: Дедов И.И., Шестакова М.В., ред. Сахарный диабет: диагностика, лечение, профилактика. М.: ООО Издательство «Медицинское информационное агентство»; 2011:733–67Grigoryan OR, Andreeva EN. Sakharnyi diabet i beremennost'. In: Dedov I.I., Shestakova M.V., red. Sakharnyi diabet: diagnostika, lechenie, profilaktika. Moscow: Meditsinskoe informatsionnoe agentstvo; 2011:733–67 (in Russian).Закирьянов А.Р., Плахотний М.А., Онищенко Н.А., Володина А.В., Клименко Е.Д., Кобозева Л.П., Мичунская А.Б., Поздняков О.М. Диабетические осложнения у крыс при длительных сроках моделирования сахарного диабета 1-го типа. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2007; 4:21–5Zakirianov AR, Plakhotny MA, Onischenko NA, Volodina AV, Klimenko ED, Kobozeva LP, Michunskaya АВ, Pozdnyakov ОМ. Diabetic complications in rats in long-term modeling of type I diabetes mellitus. Pathological physiology and experimental therapy. 2007; 4:21–5 (in Russian).Кулаков В.И., Леонов В.В., Кузьмичева Л.Н., Смольникова В.Ю. Лечение женского и мужского бесплодия. Вспомогательные репродуктивные технологии. М.: МИА; 2005. 592Kulakov VI, Leonov VV, Kuz'micheva LN, Smol'nikova VYu. Lechenie zhenskogo i muzhskogo besplodiya. Vspomogatel'nye reproduktivnye tekhnologii. Moscow: MIA; 2005. 592 (in Russian).Лобанова Н.Н., Панушева Н.И., Белова Т.И. Изменения содержания катехоламинов в структурах мозга крыс, перенесших иммобилизационный стресс. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1986; 11: 526–7Lobanova NN, Panusheva NI, Belova TI. Izmeneniya soderzhaniya katekholaminov v strukturakh mozga krys, perenesshikh immobilizatsionnyi stress. Byulleten' eksperimental'noi biologii i meditsiny. 1986; 11: 526–7 (in Russian).Луцкий Д.Л., Николаев А.А. Морфологическое исследование эякулята: методическое пособие. Астрахань; 1999. 46Lutskii DL, Nikolaev AA. Morfologicheskoe issledovanie eyakulyata: metodicheskoe posobie. Astrakhan'; 1999. 46 (in Russian).Овсянникова Т.В., Макаров И.О., Камилова Д.П. Бесплодный брак: принципы диагностики и лечения. Эффективная фармакотерапия. 2012; 18: 7–9Ovsyannikova TV, Makarov IO, Kamilova DP. Besplodnyi brak: printsipy diagnostiki i lecheniya. Effektivnaya farmakoterapiya. 2012; 18: 7–9 (in Russian).Потемкина Т.Е., Кузнецова С.В., Ляляев В.А. Изменение параметров семенной жидкости самцов белых крыс при различных видах экспериментального стресса. Современные технологии в медицине. 2009; 2: 23–6Potyomina TE, Kuznetsova SV, Lyalyaev VA. Alteration of the white rat male seminal fluid parameters at different types of experimental stress. Modern Technologies in Medicine. 2009; 2: 23–6 (in Russian).Ухов Ю.И., Астраханцев А.Ф. Морфометрические методы в оценке функционального состояния семенников. Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. 1983; 3: 66–72Ukhov YuI, Astrakhantsev AF. Morfometricheskie metody v otsenke funktsional'nogo sostoyaniya semennikov. Arkhiv anatomii, gistologii i embriologii. 1983; 3: 66–72 (in Russian).Чалый М. Репродуктивная функция мужчин в XXI веке. Врач. 2009; 6:6–7Chalyi M. Male reproductive function in the 21st century. Vrach. 2009; 6:6–7 (in Russian).Шевлюк Н.Н., Стадников А.А. Клетки Лейдига семенников позвоночных (онтогенез, ультраструктура, цитофизиология, факторы и механизмы регуляции). Оренбург: Издательство ОрГМА; 2010. 484Shevlyuk NN, Stadnikov AA. Kletki Leidiga semennikov pozvonochnykh (ontogenez, ul'trastruktura, tsitofiziologiya, faktory i mekhanizmy regulyatsii). Orenburg: Izdatel'stvo OrGMA; 2010. 484 (in Russian).Amorim EM, Damasceno DC, Perobelli JE, Spadotto R, Fernandez CD, Volpato GT, et al. Short- and long-term reproductive effects of prenatal and lactational growth restriction caused by maternal diabetes in male rats. Reproductive Biology and Endocrinology. 2011;9(1):154. doi: 10.1186/1477-7827-9-154Amorim EM, Damasceno DC, Perobelli JE, Spadotto R, Fernandez CD, Volpato GT, et al. Short- and long-term reproductive effects of prenatal and lactational growth restriction caused by maternal diabetes in male rats. Reproductive Biology and Endocrinology. 2011;9(1):154. doi: 10.1186/1477-7827-9-154Carlsen E, Petersen JH, Andersson A-M, Skakkebaek NE. Effects of ejaculatory frequency and season on variations in semen quality. Fertility and Sterility. 2004 Aug;82(2):358–66. doi: 10.1016/j.fertnstert.2004.01.039Carlsen E, Petersen JH, Andersson A-M, Skakkebaek NE. Effects of ejaculatory frequency and season on variations in semen quality. Fertility and Sterility. 2004 Aug;82(2):358–66. doi: 10.1016/j.fertnstert.2004.01.039Chen H, Wang Y, Ge R, Zirkin BR. Leydig cell stem cells: Identification, proliferation and differentiation. Molecular and Cellular Endocrinology. 2017 Apr;445:65–73. doi: 10.1016/j.mce.2016.10.010Chen H, Wang Y, Ge R, Zirkin BR. Leydig cell stem cells: Identification, proliferation and differentiation. Molecular and Cellular Endocrinology. 2017 Apr;445:65–73. doi: 10.1016/j.mce.2016.10.010Du Z, Xu S, Hu S, Yang H, Zhou Z, Sidhu K, et al. Melatonin attenuates detrimental effects of diabetes on the niche of mouse spermatogonial stem cells by maintaining Leydig cells. Cell Death & Disease. 2018 Sep 20;9(10). doi: 10.1038/s41419-018-0956-4Du Z, Xu S, Hu S, Yang H, Zhou Z, Sidhu K, et al. Melatonin attenuates detrimental effects of diabetes on the niche of mouse spermatogonial stem cells by maintaining Leydig cells. Cell Death & Disease. 2018 Sep 20;9(10). doi: 10.1038/s41419-018-0956-4Ge Z-J, Liang Q-X, Hou Y, Han Z-M, Schatten H, Sun Q-Y, et al. Maternal obesity and diabetes may cause DNA methylation alteration in the spermatozoa of offspring in mice. Reproductive Biology and Endocrinology. 2014;12(1):2. doi: 10.1186/1477-7827-12-29Ge Z-J, Liang Q-X, Hou Y, Han Z-M, Schatten H, Sun Q-Y, et al. Maternal obesity and diabetes may cause DNA methylation alteration in the spermatozoa of offspring in mice. Reproductive Biology and Endocrinology. 2014;12(1):2. doi: 10.1186/1477-7827-12-29Jelodar G, Khaksar Z, Pourahmadi M. Endocrine profile and testicular histomorphometry in adult rat offspring of diabetic mothers. The Journal of Physiological Sciences. 2009 Jun 18;59(5):377–82. doi: 10.1007/s12576-009-0045-7Jelodar G, Khaksar Z, Pourahmadi M. Endocrine profile and testicular histomorphometry in adult rat offspring of diabetic mothers. The Journal of Physiological Sciences. 2009 Jun 18;59(5):377–82. doi: 10.1007/s12576-009-0045-7Kuopio T, Tapanainen J, Pelliniemi LJ, Huhtaniemi I. Developmental stages of fetal-type Leydig cells in prepubertal rats. Development. 1989; 107:213–20.Kuopio T, Tapanainen J, Pelliniemi LJ, Huhtaniemi I. Developmental stages of fetal-type Leydig cells in prepubertal rats. Development. 1989; 107:213–20.Liu S, Chen X, Wang Y, Li L, Wang G, Li X, et al. A role of KIT receptor signaling for proliferation and differentiation of rat stem Leydig cells in vitro. Molecular and Cellular Endocrinology. 2017 Mar;444:1–8. doi: 10.1016/j.mce.2017.01.023.Liu S, Chen X, Wang Y, Li L, Wang G, Li X, et al. A role of KIT receptor signaling for proliferation and differentiation of rat stem Leydig cells in vitro. Molecular and Cellular Endocrinology. 2017 Mar;444:1–8. doi: 10.1016/j.mce.2017.01.023.Martin LJ. Cell interactions and genetic regulation that contribute to testicular Leydig cell development and differentiation. Molecular Reproduction and Development. 2016 Apr 26;83(6):470–87. doi: 10.1002/mrd.22648Martin LJ. Cell interactions and genetic regulation that contribute to testicular Leydig cell development and differentiation. Molecular Reproduction and Development. 2016 Apr 26;83(6):470–87. doi: 10.1002/mrd.22648McLaren JF. Infertility Evaluation. Obstetrics and Gynecology Clinics of North America. 2012 Dec;39(4):453–63. doi: 10.1016/j.ogc.2012.09.001McLaren JF. Infertility Evaluation. Obstetrics and Gynecology Clinics of North America. 2012 Dec;39(4):453–63. doi: 10.1016/j.ogc.2012.09.001Rebourcet D, Darbey A, Monteiro A, Soffientini U, Tsai YT, Handel I, et al. Sertoli Cell Number Defines and Predicts Germ and Leydig Cell Population Sizes in the Adult Mouse Testis. Endocrinology. 2017 Jul 5;158(9):2955–69. doi: 10.1210/en.2017-00196Rebourcet D, Darbey A, Monteiro A, Soffientini U, Tsai YT, Handel I, et al. Sertoli Cell Number Defines and Predicts Germ and Leydig Cell Population Sizes in the Adult Mouse Testis. Endocrinology. 2017 Jul 5;158(9):2955–69. doi: 10.1210/en.2017-00196Winters SJ, Moore JP, Clark BJ. Leydig cell insufficiency in hypospermatogenesis: a paracrine effect of activin-inhibin signaling? Andrology. 2018 Feb 6;6(2):262–71. doi: 10.1111/andr.12459Winters SJ, Moore JP, Clark BJ. Leydig cell insufficiency in hypospermatogenesis: a paracrine effect of activin-inhibin signaling? Andrology. 2018 Feb 6;6(2):262–71. doi: 10.1111/andr.12459Zirkin BR, Papadopoulos V. Leydig cells: formation, function, and regulation†. Biology of Reproduction. 2018 Mar 16;99(1):101–11. doi: 10.1093/biolre/ioy059Zirkin BR, Papadopoulos V. Leydig cells: formation, function, and regulation†. Biology of Reproduction. 2018 Mar 16;99(1):101–11. doi: 10.1093/biolre/ioy059

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