Репродуктивная функция у подростков и мужчин, проживающих в загрязненном диоксинами районе Самарской области

Обширная группа химических веществ, таких как полихлорированные бифенилы, ДДТ, диоксины, диоксиноподобные соединения, относится к группе эндокринных дисрегуляторов. В последнее время их принято называть гормонально-активными соединениями окружающей среды. Особенно опасны для здоровья человека диоксины — семейство чрезвычайно токсичных полихлорированных углеводородов. Одним из их источников является химическая промышленность, использующая хлор. При попадании в окружающую среду они практически не подвергаются биодеградации и, накапливаясь, являются опасными для нашего экологического благополучия. Как показали исследования последних лет, наиболее уязвимы к действию данных химических соединений эндокринная и репродуктивная системы, особенно в ранний пренатальный период, на стадии половой дифференцировки и полового созревания. Согласно экспериментальным данным, эти соединения дают эстрогенный и антиэстрогенный эффект, могут изменять активность ферментных и сигнальных систем, влияя на процессы биосинтеза и метаболизма стероидных гормонов, имитируют действие гормонов, включаются в механизмы эндокринной регуляции, модулируют взаимодействие гормон—рецептор [2—5, 8-10, 13].

Одним из регионов России, наиболее загрязненным диоксинами, является г. Чапаевск Самарской области. Высокие концентрации диоксина обнаружены в почве, питьевой воде, молоке, а также в крови рабочих химического завода в Чапаевске [7]. Это послужило определяющим фактором того, что Чапаевск был выбран нами в качестве модели для изучения возможных нарушений репродуктивной функции у мужчин и мальчиков в критический период пубертатного развития.

Материалы и методы

Обследовано 1525 школьников в возрасте 11—15 лет, проживающих в Чапаевске, и 574 паритетных по возрасту подростков Самары (контрольная группа). Обследование подростков включало в себя антропометрические измерения, определение объема яичек и длины полового члена, скрининг крипторхизма, варикоцеле, паховой грыжи. У 55 мальчиков из Чапаевска в возрасте 11—15 лет и 40 паритетных по возрасту мальчиков контрольной группы из Самары были проведены также исследования гормонального статуса. У 51 мужчины в возрасте 18—69 лет, проживающего в Чапаевске, и 60 паритетных по возрасту здоровых мужчин из экологически благоприятных районов оценивали степень развития наружных половых органов, гормональный статус и сперматогенез.

Содержание лютеинизирующего (ЛГ), фолликулостимулирующего (ФСГ) гормонов, пролактина, тестостерона, кортизола определяли радиоиммуно- логическими методами с помощью стандартизованных реагентов ВОЗ [12], дегидроэпиандростерона (ДГЭА) и дегидроэпиандростерона-сульфата (ДГЭА-С) — радиоиммунологическим методом с применением высокоспецифических антисывороток [1]. Оценку репродуктивного статуса и анализ спермограммы проводили согласно методическим рекомендациям ВОЗ [15].

Математическую обработку результатов проводили с помощью статистических пакетов STATIS- TICA для Windows 95. Нормальность распределения показателей в группах оценивали с помощью критерия Колмогорова—Смирнова. Результаты представлены в виде арифметических средних с ошибкой. Достоверность различий показателей между группами определяли с помощью /-критерия Стьюдента. Связь между различными показателями анализировали методом линейной регрессии.

Результаты и их обсуждение

Сравнительный анализ данных физического развития подростков выявил достоверное снижение роста и массы тела школьников из Чапаевска по сравнению с подростками из Самары (р = 0,005 и р = 0,01 соответственно). Крипторхизм, варикоцеле и паховая грыжа у мальчиков в Чапаевске встречались в 1,38, 3,67 и 0,72% случаев по сравнению с 0,5, 1,22 и 0,35% случаев в Самаре.

Результаты определения уровня гормонов у 55 мальчиков из Чапаевска и 40 мальчиков контрольной группы из Самары выявили достоверное снижение уровня тестостерона и повышение уровней гонадотропинов у школьников из загрязненного диоксинами района, а также достоверное снижение объема яичек и размера полового члена (табл. 1). При отсутствии возрастных различий между под

Таблица 1

Содержание гормонов в периферической крови подростков Чапаевска и Самары (М ± т)

ростками из Самары и Чапаевска у последней группы отмечалось выраженное отставание по стадиям полового развития Таннера.

При анализе результатов с учетом стадии полового развития по Таннеру различия в содержании тестостерона между группами исчезают, но сохраняется разница в показателях размера полового члена, уровней гонадотропинов (I стадия полового развития по Таннеру) и дополнительно объема яичек у подростков с IV стадией полового развития по Таннеру (табл. 2).

Таким образом, у мальчиков, проживающих на территории, загрязненной хлорорганическими углеводородами, несмотря на заметное снижение объема яичек, их секреторная функция не нарушается и уровень тестостерона в крови поддерживается в соответствии с возрастной динамикой. Однако повышенный уровень гонадотропинов свидетельствует об определенных нарушениях в системе гипоталамус—гипофиз у этих подростков. Возможно, это связано с действием химических агентов, дающих эстрогеноподобный эффект, под влинием которых может нарушаться чувствительность механизма обратной связи в системе гипоталамус—гипофиз—гонады, включая нарушения чувствительности семенников к действию гонадотропных гормонов.

Изучение гормонального профиля у мужчин, работающих на химическом заводе и(или) проживающих в Чапаевске, не выявило значимых различий в содержании тестостерона, гонадотропинов и пролактина по сравнению с контрольной группой. В то же время содержание ДГЭА-С у них было достоверно ниже, кортизола — выше и как следствие повышенное отношение кортизола к ДГЭА-С (табл. 3).

Содержание гормонов не зависело от стажа работы на химическом предприятии. Достоверная обратная зависимость выявлена только для ДГЭА- С (R = -0,435; р = 0,037) и положительная — для отношения кортизола к ДГЭА-С (А = 0,427; р = 0,038). Однако эта связь опосредована возрастным фактором. С одной стороны, с возрастом содержание ДГЭА-С закономерно снижается (R = - 0,40; р = 0,008), а с другой — стаж работы тесно коррелирует с возрастом обследованных мужчин (А = 0,776; р = 0,0000).

Снижение уровня ДГЭА-С у мужчин Чапаевска, по-видимому, отражает неспецифическую реакцию организма на действие неблагоприятных факторов. Повышение уровня кортизола, зафиксированное у мужчин Чапаевска, возможно, связано со стимулирующим эффектом диоксинов на секрецию КРФ, как было показано на модели приматов [11].

Изучение сперматогенеза показало, что у мужчин Чапаевска все исследованные показатели спер- мограммы, за исключением морфологии, находятся в пределах нормальных значений, рекомендованных ВОЗ (табл. 4). У 92% мужчин, проживающих в Чапаевске, было выявлено аномально низкое процентное содержание нормальных форм сперматозоидов. Среднее содержание нормальных форм сперматозоидов у жителей Чапаевска не превышало 17% по сравнению с 43% в контрольной группе (см. табл. 3). Морфологический анализ строения головки сперматозоидов у мужчин, проживающих на территории Чапаевска, показал резкое увеличение (в 2,5 раза) содержания сперматозоидов с уменьшенной головкой и редуцированной акросомальной областью (см. рисунок). Кроме то-

Таблица 3

Содержание гормонов в крови мужчин Чапаевска

Таблица 4

Морфология, % нормальных форм 16,6 ± 1,4 43,3 ± 1,3 0,000

Содержание (в %) различных форм сперматозоидов у мужчин Чапаевска и лиц контрольной группы.

а — лица контрольной группы; б — мужчины, проживающие в Чапаевске.

По оси абсцисс — формы головки сперматозоидов: 1 — норма; 2 — большая; 3 — маленькая; 4 — сигаровидная; 5 — грушевидная; 6 — удвоенная; 7 — вакуолизированная; 8 — аморфная.

го, отсутствие акросомальной области наблюдалось и у сперматозоидов с нормальными размерами головки (согласно классификации ВОЗ — аморфные формы сперматозоидов). По остальным категориям морфологических форм головки сперматозоидов достоверные различия между жителями Чапаевска и лицами контрольной группы отсутствовали.

Выраженность морфологических нарушений сперматозоидов не зависела от стажа работы на химических заводах, возраста, ИМТ и содержания исследованных гормонов. В контрольной группе мужчин морфологический индекс находится в прямой линейной зависимости от количества живых сперматозоидов (R = 0,490; р = 0,001).

Таким образом, проведенные исследования выявили ряд нарушений репродуктивного и адаптационного гомеостаза у подростков и мужчин, проживающих в Чапаевске. У подростков, проживающих в Чапаевске и родившихся от матерей, проживающих в этих же условиях, нарушается нормальное физическое и половое развитие, проявляется тенденция к повышению частоты встречаемости крипторхизма, варикоцеле, паховых грыж. Вместе с тем содержание тестикулярных и надпочечниковых андрогенов у них сохраняется в пределах возрастных норм и не отличается от показателей подростков контрольной группы, паритетной по стадии полового развития по Таннеру. Однако поддержание возрастной динамики секреторной функции семенников у этих подростков требует, по-видимому, функционального напряжения регуляторных механизмов гипоталамо-гипофизарной системы. Об этом свидетельствует повышенный по сравнению с контролем уровень гонадотропинов у подростков Чапаевска на разных стадиях полового развития. По мере взросления у подростков IV стадии по Таннеру при нормальных показателях тестостерона отставание в размерах яичек и длины полового члена усиливается.

У мужчин репродуктивного возраста, проживающих в загрязненном районе, ухудшается качество спермы, в первую очередь морфологический индекс с характерной редукцией акросомальной области головки сперматозоидов.

Ряд экспериментальных и клинических исследований свидетельствует о высокой чувствительности процесса сперматогенеза к действию полихлорированных ароматических углеводородов, в частности диоксинов [6, 14]. Можно предположить, что нарушения акросомальной области являются общедоступным биологическим маркером повреждающего действия полихлорированных углеводородов на процесс сперматогенеза.

Выводы

1. У подростков, проживающих в Чапаевске и родившихся от матерей, проживающих в этих же условиях, наблюдается отставание физического и полового развития, проявляется тенденция к повышению частоты встречаемости крипторхизма, варикоцеле, паховых грыж, нарушается возрастная динамика уровней в крови ЛГ и ФСГ.
2. У мужчин репродуктивного возраста, проживающих в загрязненном районе, ухудшается качество спермы, главным образом морфологический индекс с характерной редукцией акросомальной области головки сперматозоидов.

Снижение уровня ДГЭА-С, повышение уровня кортизола и отношения кортизола к ДГЭА-С свидетельствуют о нарушении адаптационного гомеостаза, что является одним из механизмов, определяющих потенциальный риск влияния полихлорированных углеводородов на здоровье человека.