Американский Научный Журнал ВЛИЯНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО САХАРНОГО ДИАБЕТА 1 ТИПА МАТЕРИ НА МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНУЮ ХАРАКТЕРИСТИКУ СПЕРМАТОЗОИДОВ ПОТОМСТВА (24-28)

Цель: анализ жизнеспособности сперматозоидов половозрелого потомства самок крыс с экспериментальным сахарным диабетом 1 типа. Методы: Исследования проведены на белых лабораторных крысах линии «Вистар», у которых моделировали сахарный диабет 1 типа, и их половозрелом потомстве. Проведен сравнительный анализ суммарного содержания сперматозоидов в эпидидимальной суспензии, а также их субпопуляционного состава по жизнеспособности, с последующим определением индекса двигательной активности, произведена оценка содержания атипичных форм сперматозоидов. Результаты: Установлено, что у потомства подопытных животных имеет место снижение суммарного содержания сперматозоидов в 1 мл эпидидимальной суспензии. При этом происходит увеличение числа атипичных форм и угнетение жизнеспособности сперматозоидов, о чем свидетельствует снижение их двигательной активности. Выводы: полученные результаты убедительно свидетельствуют, что у матерей с экспериментальным сахарным диабетом рождается потомство с нарушением морфофункционального становления мужской репродуктивной системы Скачать в формате PDF
24 American Scientific Journal № ( 37 ) / 2020
УДК: 616.69 -008.6
ГРНТИ: 76.03.35: Медицинская гистология

ВЛИЯНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА ЛЬНОГО САХАРНОГО ДИА БЕТА 1 ТИПА МАТЕРИ Н А
МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНУЮ ХАРАКТЕРИСТИКУ СПЕРМ АТОЗОИДОВ ПОТОМСТ ВА

Брюхин Геннадий Васильевич
Доктор мед. наук., пр оф.,
зав. кафедрой гистологии, эмбриологии и цитологии
ФГБОУ ВО ЮУГМУ Минздрава России, г.Челябинск.
Антонов Сергей Дмитриевич
соискатель кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии
ФГБОУ ВО ЮУГМУ Минз драва России, г.Челябинск.

ФГБОУ ВО «Южно -Уральский государственный медицин ский университет»
Минздрава России, Челябинск
Адрес: 454092, Российская Федерация, Уральский федеральный округ,
Челябинская область, г. Челябинск, ул. Воровского , 64

THE EFFECT OF EXPERIMENT AL TYPE 1 DIABETES O F THE MOTHER ON THE
MORPHOLOGICAL AND FUN CTIONAL CHARACTERIST ICS OF SPERM OF OFFS PRING

Gennady V. Bryukhin
Doctor of Medical Sciences, Professor,
Head of the Department of Histology, Cytology and Embriology,
South -Ural State Medical University,
Ministry of Healthcare of the Russian Federation, Chelyabinsk
Sergei D. Antonov
aspirant of the Department of Histology, Cytology and Embriology,
South -Ural State Medical University,
Ministry of Healthcare of the Russian Federation, Chelyabinsk

FSBEIHE "South -Ural State Medical Univ ersity"
of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation, Chelyabinsk
Address: 64 Vorovskogo Str., Chelyabinsk , Russian Federation, 454092.
DOI: 10.31618/asj.2707 -9864.2020.1.37 .2
Аннота ция . Цель : анализ жизнеспособности сперматозоидов половозрелого потомства самок крыс с
экспериментальным сахарным диабетом 1 типа.
Методы : Исследования проведены на белых лабораторных крысах линии «Вистар», у которых
моделировали сахарный диабет 1 ти па, и их половозрелом потомстве. Проведен сравнительный анализ
суммарного содержания сперматозоидов в эпидидимал ьной суспензии, а также их субпо пуляционного
состава по жизнеспособности, с последующим определением индекса двигательной активности,
произведен а оценка содержания атипичных форм сперматозоидов.
Результаты : Установлено, что у потомства подопытных животных имеет место снижение
суммарного содержания сперматозоидов в 1 мл эпидидимальной суспензии. При этом происходит
увеличение числа атипичных форм и угнетение жизнеспособности сперматозоидов, о чем свидетельствует
снижение их двигательной активности.
Выводы : полученные результаты убедительно свидетельствуют, что у матерей с экспериментальным
сахарным диабетом рождается потомство с нарушением морфофунк ционального становления мужской
репродуктивной системы.
Abstract . Aims: analysis of the sperm viability of mature offspring of female rats with experimental type 1
diabetes.
Materials and methods: The studies were conducted on white laboratory rats (Wistar ), in which type 1
diabetes was simulated, and their mature offspring. A comparative analysis of the total sperm count in the
epididymal suspens ion, as well as their subpopulation composition by viability, with the subsequent determination
of the index of motor activity, the content of atypical forms of sperm is estimated.
Results: It was found that the offspring of experimental animals has a decrease in the total sperm count in 1
ml of epididymal suspension. In this case, an increase in the number of atypi cal forms and inhibition of the viability
of spermatozoa occurs, as evidenced by a decrease in their motor activity.
Conclusions: The result s obtained convincingly indicate that offspring of mothers with experimental diabetes
mellitus are born with a viola tion of the morphofunctional formation of the male reproductive system.
Ключевые слова : сахарный диабет, эксперимент, сперматозоиды, жизнеспособность.
Keywords : diabetes mellitus , animal experimentation , sperm atozoa, cell survival

American Scientifi c Journal № ( 37 ) / 2020 25

АКТУАЛЬНОСТЬ
Актуальность настоящего исследования
обусловлена выраженным повсеместным ростом
сахарного диабета, в том числе у лиц фертильного
возраста [1]. Так по данным статистики, только в
России ежегодно заболевает сахарным диабет ом
около 100 тысяч человек [2]. Несмотря на усилия
специалистов, инвалидизация и смертность
больных сахарным диабетом остается высокой, что
обусловлено, прежде всего, недостаточным
уровнем знаний тонких патогенетических
механизмо в данного заболевания [3]. При этом
установлено, что у женщин с сахарным диабетом
часто рождаются дети с различными дефектами
развития, в том числе сердечно -сосудистой,
нервной и эндокринной систем [4]. Практически
отсутствуют данные, касающиеся особенност ей
морфофункционального ста новления мужской
репродукти вной системы у потомства матерей с
сахарным диабетом.
Цель
В связи с вышеизложенным, целью
настоящего исследования явился анализ
жизнеспособности сперматозоидов половозрелого
потомства самок крыс с эк спериментальным
сахарным ди абетом 1 типа.
Методы
Работа выполнена на белых лабораторных
крысах линии «Вистар». Для достижения
поставленной цели у взрослых половозрелых крыс
(самок) до беременности моделировали сахарный
диабет 1 типа по общепринятой методик е с
использованием стрептоз отоцина [5], который
вводил ся животным внутрибрюшинно трижды с
интервалом 7 дней ( по 2.5 мг на 100 г массы в
первую и в третью недели и 2 мг на 100 г массы во
вторую неделю ). Всего за весь курс 10
лабораторных животных с массой о т 230 до 256 г
получали по 17 мг стрептозотоцина, под влиянием
которого у лабораторных животных развивался
сахарный диабет, о чем свидетельствовал
постоянный повышенный уровень содержания
сахара в крови (32.56 ± 2.44 ммоль/л), который
сохранялся на протяже нии, как минимум, трех
меся цев. Подсадка к интактным с амцам для
спаривания проводилась через 1 неделю после
последнего введения стрептозотоцина. В
результате рождались подопытные крысята, эту
группу составили 10 крысят из 10 пометов. Через
неделю после пос ледней инъекции самок
подса живали к интактным самцам.
Работа с лабораторными животными
осуществлялась в соответствии с «Европейской
конвенцией о защите позвоночных животных,
используемых для экспериментов или в иных
научных целях» от 18.03.1986 г.
Эксперим ентальных животных содержал и в
стандартных условиях ви вария ЮУГМУ.
Эвтаназия животных проводилась методом
декапитации под эфирным наркозом.
Объектом исследования явилось половозрелое
потомство (70 -ти дневное) самок крыс с
экспериментальным сахарным диабето м 1 типа.
Зрелые сперматозо иды получали из п ридатка
семенника, разрезая его вдоль в среде
дозированного количества 5% раствора глюкозы (в
объеме 1 мл), предварительно подогретого до 37 0 С.
Затем отрезком отмытой резиновой трубки
сперматозоиды из эпидидимис а активно
перемещали в раст вор в течение 2 минут [6]. Затем
в камере Горяева подсчитывали количество
сперматозоидов с учетом характера их
подвижности. Подвижность оценивали по
общепринятой 4 -х бальной системе: 0 –
неподвижные (погибшие), 1 – «дергающиеся»
(колебательное, местное дви жение, когда имеется
движен ие хвоста, но не происходит перемещение
сперматозоида, 2 – слабоподвижные (манежное или
круговое движение, при котором сперматозоиды
вращаются вокруг своей головки или по
небольшому кругу), 3 – прогресс ивно подвижные
(прямолинейн ое поступательное движение со
спиральным вращением вокруг своей оси)
сперматозоиды. Подсчет проводился в течение 1
часа через каждые 15 минут, а затем через 30 мин
до 240 минуты включительно [7].
Для оценки патологических форм
сперматозоидов часть полученн ой суспензии
смешивали с 1% раствором эозина Y в
соотношении 1:10, затем спустя 30 минут готовили
мазки, которые после просушивания на воздухе
фиксировали метиловым спиртом и подвергали
микроскопии [8]. Подсчитывалось на 200 клет ок
процентное содержание сп ерматозоидов с
дефектами го ловки, шейки, средней части и
хвостика [9].
Кроме того, определяли суммарное
содержание сперматозоидов в единице объема
(1мл) эпидидимальной суспензии [10].
Все полученные результаты обработаны с
исполь зованием программного пакет а Statistica
v.6,0 (« Statsoft Inc .») и представлены в виде средней
арифметической и стандартной ошибки. Учитывая
небольшой количественный состав групп
экспериментальных животных, для оценки
достоверности использовались непараметр ические
методы анализа: пор ядковые признаки между
двум я группами – критерий Манна -Уитни.
Статистически значимыми изменения считали при
р < 0.05.
Результаты
Прежде всего, нами установлено, что у
подопытных животных имеет место достоверное
снижение суммарног о содержания сперматозоидов
в 1 мл эпидидимальной сусп ензии. Так, если у
интактных животных исследуемый показатель
составил 137.5 ± 6.2 × 10 6, то у подопытных крысят
он снизился на 28.4% и составил всего 98.5 ± 6.35 ×
10 6. Обращает на себя внимание, что на фоне
снижения уровня конце нтрации сперматозоидов у
по допытных животных отмечается увеличение
числа патологических форм сперматозоидов в 1 мл
эпидидимальной взвеси (14.5 ± 1.09 × 10 6) по
сравнению с группой контроля (4.8 ± 0.80 × 10 6).
О жизнеспособности э пидидимальных
сперматозоидо в также судили по характеру их

26 American Scientific Journal № ( 37 ) / 2020
двигательной активности, которую оценивали по
общепринятой методике 4 -х бальной оценки, с
последующим определением индекса подвижности
сперматозоидов, отражающего отношение
фертильных половых клеток к нефертильным в
динамике. Фракцию фертильных спермат озоидов
составляют прогрессивно подвижные и
слабоподвижные клетки. Установлено, что у
подопытных самцов содержание прогрессивно
подвижных сперматозоидов на 1 -ой минуте
наблюдения снижено на 18,5% (42.6 ± 1.53%) по
сравнению с кон трольными животными (52.3 ±
2.39%). В процессе наблюдения количество
прогрессивно подвижных сперматозоидов у
экспериментальных животных контрольной и
опытной групп постепенно снижается (рис.1). При
этом у интактных крысят прогрес сивно подвижные
сперматозои ды сохраняются до 120 минут ы, в то
время как у подопытных животных эта фракция
сперматозоидов исчезает уже на 60 -ой минуте
наблюдения.

Рис. 1. Динамика содержания прогрессивно подвижных сперматозоидов в 1 мл эпидидимальной взвеси
(р < 0.05).

При это м проис ходит изменение фракции
слабоподвижных сперматозоидов. Как видно из
таблицы №1, на 1 -ой минуте наблюдения
содержание этой группы сперматозоидов у
животных контрол ьной и опытной групп
практически не отличалось. В процессе
наблюдения происходит постеп енное уменьшение
числа слабоподвижных половых клеток у всех
экспериментальных животных. Обращает на себя
внимание, что у контрольных животных эта
фракция сперматозоидов сохраняется до 120
минуты, в то время как у подопытных самцов –
только до 60 минуты.
«Д ергающиеся» и неподвижные
сперматозоиды составляют нефертильную
фракцию. Как видно из таблицы №2, на всех сроках
исследования содержание «дергающихся»
сперматозоидов у п одопытных животных
превышает таковое в контроле.
Таблица №1
Содержание слабоподвижных сперматозоидов эксперимент альных животных (%) ( M±m)
Эксперим.
группа
Время исследования, мин
1 15 30 45 60 90 120
К 31.9 ±
2.0
37.6 ±
0.6
34.4 ±
1.1
25.7 ±
1.7
21.3 ±
1.2
2.0 ±
0.4
1.6 ±
0.3
О 29.3 ±
1.5
35.3 ±
0.8 х 26.4 ±
0.9 х 22.6 ±
1.5 4.0 ±
1.0 х - -
х – результаты статистически значимы по сравнению с контролем (р < 0.05);

52,3
40,1
25,5
20,4
5,4
1,3 0
42,6
26,3
9,4
5,6 0 0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
0 20 40 60 80 100 120 140
Число прогрессивно подвижных
сперматозоидов в 1 мл епидидимальной
суспензии, %
Время наблюдения, мин
Контроь
Опыт

American Scientifi c Journal № ( 37 ) / 2020 27

Таблица №2
Содержание дёргающихся и неподвижных сперматозоидов экспериментальных животных (%)
(M±m)
Эксперим.
группа
Время исследования, мин
1 15 30 45 60 90 120 150 180
К (д ерга ю-
щиеся)
11.9±
0.9
10.0±
0.6
14.6±
0.6
27.9±
1.4
24.2±
1.3
8.0 ±
1.0
7.4±
1.2
2.4±
0.6 -
О (дергаю -
щиеся)
13.0±
1.8
21.5±
1.9 х 26.7±
1.6 х 27.7±
1.8 42.5±
1.5 х 15.5±
2.3 х - - -
К(непод -
вижные)
4.0 ±
0.6
12.3±
0.4
25.5±
0.9
25.9±
1.5
49.2±
1.6
88.7±
1.0
91.1±
1.2
97.6±
0.6 100
О(непод -
вижные)
14.9±
1.2 х 16.9±
0.9 х 37.4±
1.6 х 44.1±
1.5 х 53.5±
1.5
84.5±
2.3 100 х - -
х – результаты статистически значимы по сравнению с контролем (р < 0.05);

Особый интерес представляют данные,
свидетельствующие об измене нии неподвижных
эпидидимальных сперматозоидов. Как видно из
таб лицы №2, уже на 1 -ой минуте наблюдения у
подопытных животных содержание неподвижных
сперматозоидов в несколько раз превышают
таков ое в контроле. В процессе наблюдения
количество неподвижных спе рматозоидов у
экспериментальных животных контрольной и
опытной групп постепенно увеличивается по мере
уменьшения численности половых клеток других
фракций. Если у интактных самцов подвижные
спе рматозоиды наблюдаются до 150 минуты, то у
подопытных крысят то лько до 90 минуты. При этом
обращает на себя внимание тот факт, что у
подопытных животных фертильные
сперматозоиды (прогрессивно подвижные и
слабоподвижные) выявляются в эпидидимальной
суспензи и только до 60 -ой минуты, в то время как
у животных контрольной группы эта популяция
половых клеток наблюдается до120 -ой минут ы.

Рис. 2. Индекс двигательной активности сперматозоидов эксперментальных животных (р < 0.05)

Изменение содержания фертильных и
нефертильных сперматозоидов у подопытных
животных обусловил о на всех сроках исследования
снижение индекса подвижности половых клеток
(рис. 2). У интактн ых животных индекс
подвижности сперматозоидов постепенно
снижается с 5,279 на 1 -ой минуте до 0.015 на 120 -
ой минуте наблюдения. У подопытных самцов
индекс подвижно сти клеток на 1 -ой минуте
составил всего 2.481, а затем исследуемый
показатель постепенно уменьшается до 0.041 на 60 -
ой минуте. При этом на всех сроках исследования
индекс подвижности сперматозоидов у
подопытных животных существенно был снижен
по сравнению с контролем.
Обсуждение
Результаты исследования убедительно
свидетельствуют, что у матерей с
экспериментальным сахарным диабетом рождается
потомство с нарушением морфофункционального
становления мужской репродуктивной системы, о
чем свидетельствует как ум еньшение суммарного
содержания сперматозоидов, в том числе
фертильной фракции, так и угнетение двигательной
активност и половых клеток.
Изве стно, что гипергликемия, развивающаяся
при поражении бета -клеток островков Лангерганса,
5,279
3,46
1,5
0,85
0,37 0,033 0,015
2,48
1,59
0,56 0,4 0,04 0
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
0 20 40 60 80 100 120 140 Индекс двигательной активности
Время, мин
Контроль
Опыт

28 American Scientific Journal № ( 37 ) / 2020
в конечном итоге обусловливае т нарушения
внутрисосудистой гемодинамики различных
органов и систем, что, в свою очередь, во время
беременности прив одит к развитию гипокс ии плода
[2]. В то же время, глюкоза и лактат служат
основными энергетическими субстрататами для
зародышевых клеток. Однако способность
герминативных клеток использовать глюкозу очень
низкая, а лактат рассматривается как основной
энер гетический субстрат и является ведущим
фактором выживаемости для этих клеток в
условиях гипоксии [11].
Вместе с тем, согласно данным литер атуры,
при гипергликемии матери, об условленной
экспериментальным сахарным диабетом, глюкоза,
в избытке проникая через плаценту в кровь плод а
[12], вызывает гиперплазию бета -клеточного
аппарата поджелудочной железы. Развивающийся
гиперинсулинизм плода, в ко нечном итоге,
приводит к развитию гипогликемии, являющейся
одним из наиболее серьезных осложнений
антенатального пери ода, обусловливающим
нарушения процессов гистогенеза, в том числе
пролиферации и дифференцировки тканевых
элементов семенников.
Заключение
Таким образом, полученные результаты
позволяют констатировать, что сахарный диабет 1
типа матери обусловливает у потомства угнетение
жизнес пособности и двигательной активности
сперматозоидов и, как следствие, приводит к
увеличению содержания нефертильных ф ракций
мужских половых клеток и, напротив, уменьшению
числа фертильных форм сперматозоидов, что не
может не сказаться на фертильности живот ных.

Дополнительная информация.
Конфликт интересов. Авторы декларируют
отсутствие явных и потенциальных конфликтов
интересов, связанных с публикацией настоящей
статьи

Список литературы
1. Колуэлл Дж.А. Сахарный диабет: новое в
лечении и профилактике. – М.: Бином: Лаборатория
знаний; 2007. [ Koluell Dzh .A. Sakharnyi diabet :
novoe v lechenii i profilaktike . Moscow : Binom:
La boratoriya znanii; 2007. (In Russ.)].
2. Сахарный диабет : острые и хронические
осложнения / Под ред. Дедова И.И., Шестаковой
М.В. – М.: ООО «Издательство «Медицинское
информационное агентство»; 2011. [ Sakharnyy
diabet : ostrye i khronicheskie oslozhneniya / Ed by
Dedov I.I., Shestakov а M.V. Moscow : OOO
«Izdatel 'stvo «Meditsinskoe informatsionnoe
agentstvo »; 2011. (In Russ.)]
3. Питер -Хармел Э., Матур Р. Сахарный
диабет: диагностика и лечение. – М.: Практика;
2008. [Piter -Kharmel E., Matur R. Sakharnyi diabet:
diagnostika i lechenie. Moscow : Praktika; 2008. (In
Russ.)]
4. Григорян О.Р., Андреева Е.Н. Сахарный
ди абет и беременность. В кн.: Сахарный диабет:
диагностика, лечение, профилактика / Под ред.
Дедова И.И., Шестаковой М.В. – М.: ООО
Издательство «Медицинское и нформационное
агентство»; 2011. с. 733 -767. [Grigoryan O.R.,
Andreeva E.N. Sakharnyi diabet i berem ennost'. In:
Sakharnyi diabet: diagnostika, lechenie, profilaktika /
Ed by Dedov I.I., Shestakova M.V. Moscow: OOO
Izdatel'stvo «Meditsinskoe informatsionnoe
agentstvo»; 2011. p.733 -767. (In Russ.)]
5. Закирьянов А.Р., Плахотний М.А.,
Онищенко Н.А. и др. Диаб етические осложнения у
крыс при длительных сроках моделирования
сахарного диабета 1 -го типа. Патологическая
физиология и экспериментальная терапия. 2007; 4:
21 -25. [ Zakirianov A.R., Plakhotny M.A., Onischenko
N.A. et al. Diabetic complications in rats in l ong -term
modeling of type I diabetes mellitus. Patologicheskaya
fiziologiya i eksperimental'naya terapiya. 2007; (4): 21 -
25. (In Russ.)].
6. Луцкий Д.Л., Никола ев А.А.
Морфологиче ское исследование эякулята:
методическое пособие. – Астрахань: Издательство
АГМА; 1999. [ Lutskiy D.L., Nikolaev A.A.
Morfologicheskoe issledovanie eyakulyata :
metodicheskoe posobie . Astrakhan ': Izdatel'stvo
AGMA; 1999. ( In Russ .)]
7. Молнар Е. Об щая сперматология.
Будапешт: Издание АН Венгрии; 1969. [Molnar E.
Obshchaya spermatologiya. Budapesht : Izdanie AN
Vengrii; 1969. (In Russ.)]
8. Wyrobek A.J., Bruce W.R. Сhemical
induction of sperm abnormalities in mice. Proc Natl
Acad Sci USA . 1975; 72 : 4425 -4429. doi:
10.1073/pnas.72.11.4425
9. Kuriyama K., Kitamura T., Yokoi R.M. et al.
Hayashi Еvaluaion of testicular toxity and sperm
morphology in rats treated with methyl
methanesulphonate (MMS). Reprod Dev. 2004; 50:
455 -461. doi: 10.1262/jrd.16085
10. Тик тин ский О.Л., Михайличенко В.В.
Андрология. – СПб.: Медиа -Пресс; 1999. [Tiktinskiy
O.L., Mikhailichenko V.V. Andrologiya. Saint -
Petersburg: Media Press; 1999. (In Russ .)]
11. Шевантаева О.Н., Косюга Ю.И. Влияние
острой гипобарической гипоксии на сперматогенез
и уровень лактата в ткани семен ников самцов
белых крыс. Бюллетень экспериментальной
биологии и медицины . 2006; (1): 24 -26.
[Shevantaeva O.N., Kosyuga Yu.I. Effect of acute
hypobaric hypoxia on spermatogenesis and lactate
concentration in testicular tissue of male albino rats.
Bulletin o f Experimental Biology and Medicine. 2006;
(1): 24 -26. (In Russ.)]
12. Капустин Р.В., Оноприйчук А.Р.,
Аржанова О.Н. Патофизиология плаценты и плода
при сахарном диабете. Журнал акушерства и
женских болезней . 2018; 67 (6): 79 -92. doi :
10.17816/ JOWD 67679 -92 [ Kapustin R.V.,
Onopriychuk A.R., Arzhanova O.N. Pathophysiology
of the placenta and fetus in diabetes mellitus . Zhurnal
akusherstva i zhenskikh bolezney . 2018; 67 (6): 79 -92.
(In Russ. ) doi: 10.17816/JOWD67679 -92]