Нарушения функции яичек при индуцированном двухстороннем крипторхизме в эксперименте

Камалов А.А., Кирпатовский В.И., Кудрявцев Ю.В., Ефремов Е.А., Охоботов Д.А., Никонова Л.М.
ФГУ «НИИ урологии Росздрава», Москва
(Директор академик РАМН Н.А. Лопаткин).


Резюме
   Исследованы изменения гормонального профиля, яичек и придатков яичек у 36 животных с экспериментальным крипторхизмом, разделенных на 3 группы по времени фиксации крипторхированных яичек в брюшной полости, на сроках 2, 3 и 4 недели. Изменения фиксировались в момент низведения яичек в мошонку, на 14 и 28 сутки после низведения. Произведена оценка уровня тестостерона, гистологические изменения в придатках и яичках, оценка фертильности животных. Экспериментальный крипторхизм приводит к выраженным дегенеративным изменениям в яичках, сопровождающимся нарушениями сперматогенеза и герминогенной ткани яичка. Гипокинезия гонад обуславливает наличие гипотестостеронемии и развитие стойкой инфертильности, причем, чем длительнее фактор воздействия, тем выраженнее изменения фиксируются в дистопированной железе.

Введение
   Крипторхизм или неопущение яичка является самым частым патологическим состоянием, характерным для новорожденных мальчиков. Среди доношенных младенцев мужского пола крипторхизм встречается примерно в 2- 4% случаев, из них в 15% случаев он является двусторонним [8]. В дальнейшем, в течение 3-6 месяцев после рождения в 75% случаев первоначального неопущения яичек последние оказываются на своем анатомическом месте, возможно, из-за постепенного повышения уровня тестостерона. В возрасте 9 месяцев крипторхизм отмечается почти у 1,8-2 % мальчиков. Далее этот процент остается постоянным на протяжении всей жизни этих молодых людей, при отсутствии лечения [4,8].

   Нарушения фертильности у мужчин с крипторхизмом встречаются как при односторонних, так и при двухсторонней формах. По данным разных клинических центров процент развивающегося бесплодия при крипторхизме колеблется от 15 до 75 [1,5,7]. Тем не менее, нарушения фертильности при двухсторонней форме более выражены и составляют около 38%, тогда как при односторонней форме встречаемость гораздо ниже и составляет не более 10%. [6]

   Несмотря на многочисленные публикации, касающиеся патогенеза, морфологии, методов диагностики и лечения, крипторхизм остается одной из самых противоречивых проблем. До сих пор эта аномалия диагностируется в таком возрасте, когда даже тактически правильное лечение не обеспечивает сохранение функции органа и не исключает нарушений пубертатного развития, малигнизации яичек, снижения плодовитости, бесплодия, развития половой дисфункции [8,9].

   Уже в препубертатном периоде в ткани яичек при двустороннем и одностороннем крипторхизме отмечаются выраженные дегенеративные изменения, свидетельствующие об остановке сперматогенеза на ранних стадиях развития герминативного эпителия [9].

   Начальные признаки дегенеративных процессов в герминативных клетках выявляют в возрасте 6-12 месяцев. Морфологические изменения при электронной микроскопии отмечают позднее (1-2 года), атрофию яичек чаще обнаруживают в возрасте 6-7 лет.[6] При сравнительном изучении гистологического строения задержанных семенников неполовозрелых и половозрелых крыс обращала на себя внимание очаговая гиперплазия эндокриноцитов, что свидетельствовало о компенсаторной гормональной реакции органа, направленной на восстановление генеративной функции. Однако прогрессирующая атрофия семенного эпителия, очаговое разрастание соединительной ткани в интерстиции указывали на то, что компенсаторные возможности инкреторного аппарата задержанного яичка ограничены [10].

   Нелеченный крипторзихм у взрослых особей приводит к полному склеротическому перерождению и “стиранию“ семенных канальцев, нередко к формированию гистологической картины “одних клеток Сертоли”, обусловливая бесплодие [3].

   Как было установлено многими исследователями при моделировании экспериментального крипторхизма, семенники уже через 14-21 день уменьшаются в размерах, а при гистологическом исследовании отмечается подавление сперматогенеза [7, 11]. У собак через 52 недели после моделирования крипторхизма отмечается отсутствие сперматогенеза в дистопированном семеннике [12]. Кроме того, отмечены морфологические изменения со стороны контралатерального семенника, что связано с образованием антиспермальных антител в ответ на односторонний крипторхизм, поражающих в дальнейшем интактный контралатеральный семенник [4,7]. В контралатеральном семеннике число герминативных клеток снижено, но число клеток Сертоли остается без изменений. По данным одних авторов, подавление эндокринной и сперматогенной функций контралатерального семенника происходит из-за повышенного количества эстрадиола, вырабатываемого крипторхированным семенником [12]. По данным других авторов, сперматогенная функция при крипторхизме может нарушаться, однако эндокринная функция длительное время остается неизмененной [5,7,13]. Кроме того, при двустороннем крипторхизме дегенеративные изменения в семенниках развиваются быстрее, чем при одностороннем крипторхизме [5,7].

   Изучение полученных данных в работах многих исследователей, а также сложность и противоречивость заболевания обуславливает актуальность данного исследования.

Материалы исследования
   В 2006-2007 году в ФГУ «НИИ урологии Росздрава» проведено исследование на 36 животных (Белые крысы породы Вистар, самцы, массой от 193 до 235 г, возраст животных 4-5 месяцев). Работа была выполнена на животных с изначальной доказанной фертильностью (путем подсадки их к самкам и подсчетом количества беременностей и живорожденного потомства). Отмечено наличие беременностей в 100% случаев, причем количество живорожденного потомства составило от 8 до 14 крысят в 1 помете (в среднем 11).

   Животным выполнялась операция по формированию 2-стороннего крипторхизма в сроки 2, 3 и 4 недели, два животных составляли контрольную группу.

   По окончании срока экспериментального крипторхизма животным проводилось оперативное низведение яичек в мошонку, выполнялась орхфуникулоэктомия трансабдоминальным доступом, для оценки состояния нарушений сперматогенеза с последующим патоморфологическим исследованием, определением весовых характеристик яичек и придатков, определением общего уровня тестостерона в сыворотке периферической крови (из хвоста). Изменения гормонального профиля, весовая и гистологическая оценка состояния яичек и придатков, проводилась в каждой группе на момент низведения яичек в мошонку, на 14 сутки и 28 сутки после низведения.

   На 21 сутки после низведения яичек в мошонку часть животных (2 крысы) из каждой группы помещалось в клетку к самкам сроком на 2 недели. Ни в одной из клеток наличия беременностей и рождения потомства зафиксировано не было.

   У животных с двухнедельным индуцированнным крипторхизмом отмечалось снижение общего тестостерона плазмы, составившее на этапе низведения яичек в мошонку, в среднем 102,5 нг/дл. Гистологически было отмечено, сохранение сперматогенеза до уровня сперматогоний 2 порядка во всех канальцах, причем в единичных были сохранены только клетки Сертоли. Сперматозоидов выявлено не было. Также, было зафиксировано выраженное уменьшение массы яичек и придатков

   К 14 суткам после низведения яичек в мошонку отмечено восстановление показателей тестостерона плазмы, сохранившееся и к 28 суткам в пределах нормальных значений. По данным морфологического исследования отмечено частичное восстановление сперматогенеза в большинстве канальцев до уровня сперматогоний, в отдельных канальцах - до сперматоцитов 1 порядка. К 28 контрольным суткам отмечено восстановление сперматогенеза практически во всех канальцах. Встречались правильно сформированные сперматозоиды, расположенные ламинально. На 14 сутки зафиксировано восстановление массы яичек и придатков до нормальных значений, сохранившееся к 28 дню.

   У животных с трехнедельным индуцированнным крипторхизмом на этапе низведения отмечалось выраженное снижение общего тестостерона плазмы, которое составило в среднем 76 нг/дл. Морфологически было отмечено, что сперматогенез был резко угнетен, канальцы деформированы, неправильной формы. В отдельных канальцах встречались небольшие локусы с клетками Сертоли. В ламинальных частях отдельных канальцев встречались резко дистрофичные сперматогонии. Многие канальцы были заполнены эозинофильным гомогенным содержимым.

   Также отмечалось выраженное уменьшение массы яичек и придатков у всех животных.

   На 14 сутки после низведения яичек в мошонку, отмечено восстановление показателей тестостерона плазмы, сохранившееся и к 28 суткам в пределах нормальных значений. По данным гистологического исследования было отмечено, что сперматогенез значительно угнетен в большинстве канальцев, в отдельных канальцах сохранен до уровня сперматогоний 1 порядка. К 28 суткам отмечено, что подавляющее большинство канальцев имело полностью утраченные признаки сперматогенеза. В части канальцев сохранялись только клетки Сертоли. Встречались лишь единичные канальцы, в которых сперматогенез определялся до уровня единичных сперматозоидов.

   На 14 сутки зафиксировано некоторое повышение массы яичек и придатков (яичек в среднем 605 мг, придатков яичек в среднем 172,5 мг). К 28 суткам существенных изменений по массе в яичках и придатках зафиксировано не было.

   У животных с четырехнедельным индуцированнным крипторхизмом, на этапе низведения яичек в мошонку, также отмечено выраженное снижение общего тестостерона плазмы (в среднем 66 нг/дл), уменьшение массы яичек и придатков. Признаки сперматогенеза отсутствовали, канальцы были деформированы, многие в спавшемся состоянии. В просвете отдельных канальцев определялось гомогенное эозинофильное содержимое.

   К 14 контрольным суткам отмечена тенденция к восстановлению показателей тестостерона плазмы (в среднем 104,5 нг/дл), сохранившаяся к 28 суткам до восстановления в пределах нормальных значений. Отмечено, практически во всех канальцах, отсутствие признаков сперматогенеза, их деформация и спадение. В просвете отдельных канальцев выявлено гомогенное, эозинофильное содержимое. И лишь в единичных канальцах были видны клетки Сертоли.

    К 28 суткам зафиксировано отсутствие признаков сперматогенеза, деформация запустевание и спадение канальцев как в яичке, так и в придатке. Отмечена секвестрация, эозинофильного, гомогенного секрета яичек. Часть канальцев замещена соединительной тканью. Восстановления массы яичек и придатков до нормальных значений не произошло ни к 14, ни к 28 контрольным суткам.

Обсуждение
   Развитие дегенеративных изменений в дистопированном яичке может быть обусловлено нарушением температурного режима, что в свою очередь ведет к изменениям в нем обменных процессов, изменениям проницаемости гематотестикулярного барьера и аутоиммунными реакциями, приводящими к стойкому дефекту качества сперматогенеза [2,8]. На фоне изменений в крипторхированном яичке, в нашем исследовании, отмечено снижение активной гормонопродуцирующей массы за счет процессов дегенерации, приводящее к стойкой гипотестостеронемии, которая находится в линейной зависимости от времени воздействия повреждающих факторов.

   К моменту низведения яичек в мошонку эта закономерность, характерна для всех исследуемых групп животных. При устранении повреждающих факторов происходит восстановление уровней тестостерона в плазме крови до нормальных значений во всех группах, связанное, по всей видимости, с восстановлением популяции клеток Лейдига и адекватным стимулирующим воздействием гонадотропинов, а также за счет активации компенсаторных механизмов яичка. Как показано на рисунке №1 восстановление нормального уровня тестостерона идет разными темпами, зависящими от степени повреждения герминогенной ткани. Тем не менее, происходит восстановление нормальных показателей тестостерона, которые сохраняются со временем без тенденции к снижению, в нашем случае к 28 суткам наблюдения.

   При электронно-микроскопическом исследовании структуры крипторхированных яичек установлено, что патологические изменения начинаются с расширения стенки семенных канальцев за счет утолщения всех ее слоев, кроме базальной мембраны. В развитии фиброза ведущую роль играют перитубулярные клетки наружного слоя, в которых определяется активный синтез соединительной ткани. Кроме того, при двустороннем крипторхизме дегенеративные изменения в семенниках развиваются быстрее, чем при одностороннем крипторхизме [2, 5, 7]. В нашем случае, отмечено, что при более длительном воздействии повреждающих факторов, дегенеративные изменения происходящие в яичках более выражены, и восстановление сперматогенеза на более поздних сроках происходит лишь частично, а иногда и не происходит совсем. Если в группе с 2-хнедельным экспериментальным крипторхизмом произошло восстановление до зрелых сперматозоидов, причем в количестве вполне достаточном для эффективного оплодотворения, то в группах животных с 3 и 4 недельным крипторхизмом восстановление произошло лишь до единичных сперматозоидов, или только до клеток Сертоли. Большое значение в данном случае имеет тот факт, что значительное количество сперматогенных канальцев, в этих группах, спадается и замещается соединительной тканью. Замещение активной герминогенной ткани соединительной рубцовой тканью, снижает гормонопродуцирующую и сперматогенную функцию яичка, а также компенсаторные защитные возможности местных резервов регенерации. Наличие скоплений эозинофилов в просвете канальцев может свидетельствовать о наличии местных аутоиммунных реакций в яичке.

   Как было установлено многими исследователями при моделировании экспериментального крипторхизма, семенники уже через 14-21 день уменьшаются в размерах, а при гистологическом исследовании отмечается подавление сперматогенеза [7,11,13]. Это подтверждается в нашем исследовании. Результаты свидетельствуют о значительном снижении массы яичек и придатков, и отсутствии их восстановления в отдаленные сроки после низведения в мошонку, в группах животных, более длительно подвергавшихся воздействию повреждающих факторов. Динамика изменений весовых характеристик представлена на рисунках №2 и № 3.

   Замещение герминогенной ткани яичка соединительной тканью приводит к склерозированию и уменьшению массы поврежденного органа. Восстановления нормальной ткани яичка в поврежденных участках, где произошли процессы замещения, не происходит.

   В канальцах придатков яичек, во всех группах в момент низведения, на 14 и 28 сутки, выявлено запустевание канальцев. Структурных изменений, в отличие от структурных изменений в яичках, зафиксировано не было.

Заключение
   Экспериментальный крипторхизм приводит к выраженным дегенеративным изменениям в яичках. Гипокинезия гонад обуславливает наличие гипотестостеронемии и развитие стойкой инфертильности, причем, чем длительнее фактор воздействия, тем выраженнее изменения фиксируются в дистопированной железе.

   Нет сомнения, что при выраженном стимулирующем действии тестостерона (см. рис. №1) и активации местных регенераторных механизмов восстановление фертильности у животных в группе с 2-х недельным экспериментальным крипторхизмом является лишь вопросом времени. В группах животных с 3 и 4 недельным экспериментальным крипторхизмом восстановление фертильности является вопросом спорным и может быть предметом для дальнейшего изучения.

   Таким образом, чем раньше проведено лечение крипторхизма, тем эффективнее результаты лечения, больше шансов для восстановления сперматогенеза и, в конечном счете, фертильности.


Список литературы
1. Бесплодие в супружестве.// Под ред. И.Ю.Юнды.-Киев.-1990.

2. Дендеберов Е.С., Кирпатовский И.Д., Михалева Л.М.; Новые подходы к лечению крипторхизма, сочетающегося с вторичным гипогонадизмом. Проблемы репродукции №2 2001 год

3. Джарбусынов Б.У.; Мужское бесплодие (диагностика и лечение),1983 Диссертация на соискание уч.ст дмн

4. Долецкий С.Я., Исаков Ю.Ф.; Детская хирургия: Руководство для врачей. В 2 частях. – М.: Медицина, 1970. – 1072с.

5. Кирпатовский И.Д., Макажанов О.Х., Баскаков В.В.; Андрологические аспекты хирургического лечения крипторхизма. Урология и нефрология 1986; 1: 116-119.

6. Мираков К.К., с соавт.; Лечение крипторхизма у детей. Прил. к журн. Андрология и генитиальная хирургия .Тезисы научных трудов Международного конгресса по андрологии, Москва 2006

7. Симодейко А.А.; Рациональные подходы хирургического лечения и реабилитации больных крипторхизмом. Автореф. ... д-ра мед. наук. М 1994.

8. Урология , 1998. Под ред.акад.РАМН Н.А.Лопаткина, руководство в 3-х томах, М. Медицина, 1998

9. Юнда И.Ф., Имшинецкая Л.П.; Морфологическое и функциональное состояние семенников при крипторхизме (экспериментальное исследование).- В сб.Урология, вып.5, К.,1971,42-45.
10. Юнда И.Ф.,Имшинецкая Л.П.; К вопросу об эндокринных нарушениях при искусственном крипторхизме у крыс.- В сб.: Физиология, биохимия и патология эндокринной системы. Матер. Респ. Конф. К. 1969, 231-232.
11. Ilio K.Y., Grayhack J.T., Lee C.; Experimental cryptorchidism inhibited growth of the rat ventral prostate. J Androl 2000 May-Jun; 21(3): 438-43.
12. Kawakami E., Hori T., Tsutsui T.; Function of contralateral testis after artificial unilateral cryptorchidism in dogs. J Vet Med Sci 1999 Oct; 61(10): 1107-11.

13. Rayfer J.; Surgical and hormonal-therapy for cryptochidism – an overviev, Hormone Research, 1988,30 (4-5): 139-143