Становление репродуктивной системы у потомства крыс, больных стрептозотоциновым диабетом

В исследованиях, направленных на изучение сахарного диабета, особое место занимает диабет у беременных, так как он является причиной нарушения обменных процессов не только в организме матери, но и у ее потомства. Независимо от вида диабета у матери развитие плода протекает при метаболических процессах, отличных от нормы, что оказывает патогенное влияние на формирование всех органов и функциональных систем молодого организма. Все проблемы, связанные с потомством матерей, больных диабетом, объединяются понятием «диабетическая фето- патия».

К настоящему моменту по этому вопросу уже накоплено немало данных, которые в подавляющем большинстве являются клиническими наблюдениями и включают в себя широкий спектр характеристик как анатомических отклонений от нормы, так и нарушений жизнедеятельности различных функциональных систем организма [1,7, 10]. Одной из таких систем является репродуктивная система. Состоянию ее при сахарном диабете уделяется очень мало внимания, а также практически отсутствуют какие-либо данные о влиянии диабета родителей на становление и функционирование репродуктивной системы у потомства.

Целью настоящей работы явилось изучение процессов формирования всех звеньев репродуктивной системы и прежде всего механизмов гипоталамического контроля гонадотропной функции гипофиза у потомства больных диабетом крыс.

Материалы и методы

Работу проводили на беспородных самках и самцах белых крыс, которых содержали в условиях температурного режима (22—25 °C) и стабильной освещенности (свет с 5 до 19 ч). Все животные являлись потомством 4 вариантов родительских пар. 1-я группа — потомство здоровых родителей; 2-я группа — потомство здоровой самки и больного стрепто- зотоциновым (СТЗ) диабетом самца; 3-я группа — потомство больной СТЗ-диабетом самки и здорового самца; 4-я группа — потомство больных СТЗ-диабетом обоих родителей. Животных (родителей), больных СТЗ-диабетом, получали в результате внутрибрюшинного введения СТЗ в дозе 50 мг на 1 кг массы тела в 0,2 мл цитратного буфера pH 4,5. Больными считали животных, у которых концентрация глюкозы в крови через 10 дней после введения СТЗ составляла не менее 8 ммоль/л (в норме 2,3—3,1 ммоль/л).

Было проведено 3 серии экспериментов. В первой серии с целью индуцирования преовуляторной волны ЛГ самкам

Таблица 1

Концентрация половых гормонов и Л Гу неполовозрелых самок, обработанных Е₂ и П, и самцов крыс, кастрированных в 5-дневном возрасте (М±т)

Примечание. И — интактные животные. Достоверность различий: одна’звездочка — р<0,05 в сравнении с 1-й и 2-й группами; две звездочкЛ р<0,01 в сравнении с интактными самцами. Здесь и в табл. 2 в скобках — число животных.

Таблица 2

Концентрация Ег, Т и Л Г в сыворотке крови у взрослого потомства интактных и больных СТЗ-диабетом родителей (М±т)

Примечание. Звездочка — р<0,01 в сравнении с интактными животными (1-я группа).

(потомство всех групп), достигшим 26-дневного возраста, в 10 ч вводили эстрадиол-бензоат (ЕгБ) в дозе 2,5 мкг на 100 г массы тела, а через 48 ч — прогестерон (П) в дозе 2,5 мг на 100 г массы тела. Самок декапитировали в возрасте 28 дней в 17 ч. Самцов тех же групп кастрировали в возрасте 5 дней и забивали в возрасте 7 дней, когда в результате действия уже сформировавшихся обратных связей кастрация вызывает резкое повышение уровня ЛГ.

Во второй серии экспериментов животных забивали в возрасте 90 дней, причем самок в 10 ч в стадии Д, ив 17 ч в стадии П. В сыворотке крови животных всех групп определяли содержание ЛГ радиоиммунологическим методом с использованием наборов № 1 ДДК (США) и выражали концентрацию в нанограммах № 1 ДДК-rLH RP-3 на 1 мл сыворотки Кроме того, определяли содержание эстрадиола (Ег) и тестостерона (Т) наборами для радиоиммунологического анализа стерон Т-^|251 (Минск) и EsTP-Direct «Sorin» и TESTO-CT (Франция). Уровень инсулина в крови определяли с помощью набора рио-ИПС-ПН-^|251 и выражали в мкЕД на 1 мл сыворотки. В цельной крови и моче измеряли концентрацию глюкозы глюкозооксидазным методом на приборе «Эксан», которую выражали в ммоль на 1 л. В третьей серии половозрелых самцов декапитировали в 10 ч. Извлеченные гипофизы делили на 2 половинки и по 2 половинки разных гипофизов после взвешивания помещали в инкубационные флаконы с 1 мл среды 199, насыщенной в атмосфере 95 % СОг (8|. Инкубацию проводили при 37 °C при постоянном встряхивании. Через 30 мин среду заменяли на свежую и добавляли ЛГ-рилизинг-гормон (ЛГ-РГ) в дозе 50 нг/мл. Каждый час брали аликвоты по 25 мкл, в которых определяли содержание Л Г.

Результаты и их обсуждение

У новорожденных всех групп в первые сутки жизни определяли концентрацию глюкозы в моче.

- У потомства как здоровых родителей, так и во всех других группах эта величина не превышала 2,5 ммоль/л.

У 28-дневного потомства — самок всех групп концентрация половых гормонов не изменялась в результате предварительной обработки Ег и П (табл. 1). Концентрация Л Г у самок первых двух групп увеличивалась в 6—7 раз, а у самок 3-й и 4-й групп практически не менялась. У 7-дневного потомства-самцов в результате кастрации в 5-дневном возрасте отмечено (см. табл. 1) снижение уровня половых гормонов в 9—11 раз во всех группах животных, в то же время концентрация ЛГ повышалась в 16 раз только у животных первых 2 групп, а у животных 3-й и 4-й групп оставалась без изменений.

Концентрация ЛГ в среде при инкубации аденогипофизов половозрелых самцов, являющихся потомством 4 групп родительских пар (базальная /—4 и при нагрузке ЛГ-РГ — 1а — 4а).

По оси ординат — содержание ЛГ в среде (в нг на I мг гипофиза); по оси абсцисс — время инкубации (в ч). Звездочка — р<0,05 при сравнении групп 3, За, 4, 4а, с 1,1 а.

Концентрация инсулина и глюкозы в крови у самок и самцов-потомков не различалась между группами и была в пределах 21,5 мкед/мл и 2,9 ммоль/л соответственно.

У половозрелого потомства-самок и самцов концентрация половых гормонов не зависела от состояния углеводного обмена у родителей (табл. 2) и была сходной между группами — у самцов и группами в одинаковых стадиях цикла — у самок.

Уровень ЛГ у потомства родительских пар 3-й и 4-й групп был в 1,5 раза ниже, чем у ин- дактных животных. Концентрация инсулина и глюкозы в крови у всех животных этих групп составляла 26,5 мкед/мл и 3,7 ммоль/л соответственно.

В третьей серии опытов, проводимых in vitro, определяли чувствительность гонадотрофов аденогипофиза к ЛГ-РГ у половозрелых самцов — потомства всех групп. Было показано (см. рисунок), что у самцов — потомства родительских пар 1-й и 2-й групп как уровень базальной секреции ЛГ в течение всего периода инкубации, так и ответ на ЛГ-РГ сходен, а в 3-й и 4-й группах уровень базальной секреции и чувствительность к ЛГ-РГ были 1,5— 1,7 раза снижены по сравнению с потомством здоровых родителей.

Результаты наших экспериментов показали, что диабет отцов не влияет на формирование всех уровней репродуктивной системы потомства обоего пола. В то же время у потомства больных СТЗ-диабетом матерей отмечены отклонения от нормы в развитии этой системы. Для нормального функционирования любого нейроэндокринного комплекса необходима координированная деятельность периферических желез и центрального его отдела, осуществляемая по механизму обратных связей. У самок крыс к 26-му дню жизни, а у самцов к 5-му дню жизни уже полностью сформирована в соответствии с полом система обратных связей, способная регулировать секрецию гонадотропинов [3, 6].

Полученные нами данные свидетельствуют, что у потомства — самок родительских пар 3-й и 4-й групп к 26-му дню жизни еще не сформировалась система положительной обратной связи в гипо- таламо-гипофизарно-гонадных отношениях, так как у обработанных Ег и П животных не наблюдался пик содержания ЛГ, характерный в аналогичных условиях для интактных особей. У потомства — самцов этих же групп, кастрированных в 5-дневном возрасте, также отсутствует повышение уровня ЛГ, наблюдаемое у кастрированных интактных 5-дневных самцов крыс.

Из литературы известно, что в организме плодов больных диабетом матерей наблюдается, с одной стороны, повышенное поступление глюкозы и гиперинсулинемия, а с другой — пониженное и диспропорциональное поступление аминокислот и нарушение состава белков по отношению к срокам внутриутробного развития [4, 9]. В ряде работ отмечено уменьшение массы мозга и его функциональное недоразвитие [2, 5]. По-видимому, нарушенный белковый обмен на протяжении всего развития плода и особенно в период формирования нейроэндокринных структур гипоталамуса является причиной задержки в развитии гипоталамо-гипофизарно-гонадной системы как в целом, так и на отдельных ее уровнях. В частности, в опытах in vitro нами было показано снижение и базального уровня ЛГ и чувствительности гонадотрофов гипофиза к ЛГ-РГ у потомства больных матерей на протяжении всего времени исследования. Снижение уровня ЛГ в 1,5 раза наблюдалось в этих же группах и в сыворотке половозрелых животных. В то же время концентрация половых гормонов была одинаковой соответственно у самцов и самок, являющихся потомством родительских пар всех групп.

Подтверждением имеющихся отклонений от нормы в механизме регуляции гипоталамусом секреции гонадотропинов является и тот факт, что у 75 % самок — потомства больных диабетом матерей наблюдается нестабильный половой цикл. Тем не менее 95 % самцов и самок этих групп дали 2-е поколение потомства, а это может служить свидетельством в пользу того, что периферическое звено репродуктивной системы этих животных, по-видимому, не подвергается дисбалансирующему влиянию диабета родителей.

В заключение можно отметить, что у крыс — потомства больных диабетом матерей имеются нарушения в механизме контроля репродуктивной системы организма, но при этом остается возможным функционирование этой системы и воспроизводство потомства.

Выводы

1. Концентрация ЛГ в сыворотке половозрелого потомства матерей, больных СТЗ-диабетом, снижена по сравнению с потомством здоровых родителей.
2. У потомства самок, больных СТЗ-диабетом, наблюдали возрастное отставание от нормы в процессе формирования обратных связей в гипота- ламо-гипофизарно-гонадной системе.

У потомства матерей, больных СТЗ-диабетом, базальный уровень ЛГ и чувствительность гипофиза к ЛГ-РГ снижена по сравнению с интактными животными.