ОСОБЕННОСТИ АКТИВАЦИИ АПОПТОЗА В КЛЕТКАХ СЕМЕННЫХ КАНАЛЬЦЕВ КРЫС ПРИ АЗООСПЕРМИИ ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ БЕТА-ИЗЛУЧЕНИЯ В ДОЗАХ 2 И 8 ГРЭЙ

Развитие бесплодия у самцов крыс под воздействием высоких доз ионизированного излучения обусловлено не только прямым повреждением клеток, но и блоком дифференцировки и индукцией апоптоза созревающих сперматогоний. Однако литературные данные по активности биологических медиаторов внутреннего и внешнего пути апоптоза после облучения бета-частицами, в частности, разными эффективными дозами, крайне ограничены. Цель исследования: изучение молекулярно-биологических механизмов апоптоза в семенных канальцах самцов крыс после облучения электронами в дозе 2 и 8 грэй. Самцы крыс Wistar (220±20 г; 9 – 10 недель; n=40) были поделены на 3 группы: I – контрольная (n=10); II – облучение электронами, доза 2 грэй (n=15); III – облучение электронами, доза 8 грэй (n=15). На срезах семенников толщиной 8 мкм определяли экспрессию мРНК каспаз CASP8 и CASP9 методом полимеразной цепной реакции в режиме реального времени. Апоптотическую фрагментацию ДНК выявляли методом TUNEL c подсчетом TUNEL-позитивных ядер. На 50-й день после начала эксперимента обнаружили значительное число апоптотических клеток в группах крыс, подвергнутых ионизирующему облучению. Относительное количество TUNEL-положительных клеток сперматогенного эпителия в группе 8 грэй составило 56±1,2% по сравнению с группой 2 грэй – 37±0,9% (p<0,01). В контрольной группе регистрировали 10±1,1% TUNEL-положительных клеток. В группе 8 грэй экспрессия CASP9 была выше, чем в группе 2 грэй (5,83±0,48 против 4,1±0,41 (p<0,01). Экспрессия CASP8 статистически значимо не отличалась между контрольной и экспериментальными группами. В проведенном нами экспериментальном исследовании получены данные, свидетельствующие о дозозависимом эффекте бета-излучения на индукцию апоптоза в семенных канальцах крыс. Установлено, что преимущественная активация апоптоза после воздействия бета частиц обусловлена внутренним путем с избыточной активацией каспазы-9 и, по всей вероятности, связана с нарушением целостности и функции митохондрий.

1. Meistrich ML. Effects of chemotherapy and radiotherapy on spermatogenesis in humans. Fertil Steril. 2013;100(5):1180-1186. DOI:10.1016/j.fertnstert.2013.08.010

2. Gunes S, Al-Sadaan M, Agarwal A. Spermatogenesis, DNA damage and DNA repair mechanisms in male infertility. Reprod Biomed Online. 2015;31(3):309-319. DOI: 10.1016/j.rbmo.2015.06.010

3. Liu G, Gong P, Zhao H, Wang Z, Gong S, Cai L. Effect of low-level radiation on the death of male germ cells. Radiat Res. 2006;165(4):379-389. DOI:10.1667/rr3528.1

4. Abuelhija M, Weng CC, Shetty G, Meistrich ML. Rat models of post-irradiation recovery of spermatogenesis: interstrain differences. Andrology. 2013.1(2):206–215.

5. Zhang Z, Shao S, Meistrich ML. The radiation-induced block in spermatogonial differentiation is due to damage to the somatic environment, not the germ cells. J Cell Physiol. 2007;211(1):149-158. DOI:10.1002/jcp.20910

6. Fang F, Gong PS, Zhao HG et al. Mitochondrial modulation of apoptosis induced by low-dose radiation in mouse testicular cells. Biomed Environ Sci. 2013;26(10):820-830. DOI:10.3967/bes2013.005

7. Schmittgen T, Livak K. Analyzing real-time PCR data by the comparative C(T) method. Nat Protoc 2008;3: 1101–1108.

8. Kasahara E, Sato EF, Miyoshi M et al. Role of oxidative stress in germ cell apoptosis induced by di(2-ethylhexyl)phthalate. Biochem J. 2002;365(Pt 3):849-856. DOI:10.1042/BJ20020254

9. Amanpour P, Khodarahmi P, Salehipour M. Protective effects of vitamin E on cadmium-induced apoptosis in rat testes. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 2020;393(3):349-358. DOI:10.1007/s00210-019-01736-w

10. Marouani N, Tebourbi O, Hallègue D et al. Mechanisms of chromium hexavalent-induced apoptosis in rat testes. Toxicol Ind Health. 2017;33(2):97-106. DOI:10.1177/0748233715600333

11. Taneli F, Vatansever S, Ulman C et al. The effect of spermatic vessel ligation on testicular nitric oxide levels and germ cell-specific apoptosis in rat testis. Acta Histochem. 2005;106(6):459-466. DOI:10.1016/j.acthis.2004.11.001

12. Hikim AP, Vera Y, Vernet D et al. Involvement of nitric oxide-mediated intrinsic pathway signaling in age-related increase in germ cell apoptosis in male Brown-Norway rats. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2005;60(6):702-708. DOI:10.1093/gerona/60.6.702

13. Estaquier J, Vallette F, Vayssiere JL, Mignotte B. The mitochondrial pathways of apoptosis. Adv Exp Med Biol. 2012;942:157-183. DOI:10.1007/978-94-007-2869-1_7

14. Silva AM, Correia S, Casalta-Lopes JE et al. The protective effect of regucalcin against radiation-induced damage in testicular cells. Life Sci. 2016;164:31-41. DOI:10.1016/j.lfs.2016.09.003