MorphologyMorphologyМорфология1026-35432949-2556Eco-Vector10958310.17816/1026-3543-2021-159-2-47-53Original Study ArticlesОригинальные исследованияResearch ArticleEffect of experimental diabetes mellitus of the mother on the morphological characteristics of spermatogenesis of the offspringВлияние экспериментального сахарного диабета у самок крыс на морфофункциональные характеристики сперматогенного эпителия у потомстваhttps://orcid.org/0000-0002-3898-766X7691-8383BryukhinGennady V.БрюхинГеннадий Васильевич
Russian Federation

Dr. Sci. (Med), Professor

д.м.н., проф.

bgenvas@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3166-52701877-6037AntonovSergey D.АнтоновСергей Дмитриевич
Russian Federation

aspirant

аспирант

s.d.antonov@mail.ruSouth-Ural State Medical UniversityЮжно-Уральский государственный медицинский университет01082021159247530108202201082022Copyright ©; 2021, Bryukhin G.V., Antonov S.D.Copyright ©; 2021, Брюхин Г.В., Антонов С.Д.2021Bryukhin G.V., Antonov S.D.Брюхин Г.В., Антонов С.Д.https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0https://j-morphology.com/1026-3543/article/view/109583

AIM: The work aimed to analyze the morphological and functional state of seminiferous epithelium in the offspring of female rats with experimental diabetes mellitus (DM).

MATERIALS AND METHODS: Studies were conducted on white Wistar laboratory rats (females) with diabetes mellitus induced and their 70-day-old offspring. Diabetes mellitus was reproduced according to the generally accepted method using streptozotocin. The areas of parenchyma and stroma, the number and area of convoluted seminiferous tubules, the total count of spermatogenous cells and their subpopulation composition, and the count of Sertoli cells per one convoluted seminiferous tubule were determined on serial histological specimens of the testes of offspring of the DM mothers. A number of generally accepted indices were determined, including the spermatogenesis index, spermatogenesis relaxation index, and germinative index.

RESULTS: The offspring of female rats with experimental DM has been established to have a decreased area of the testicular parenchyma and an increase of the area of its stroma, as well as a reduced total count of spermatogenic cells, including primitive sperm cells, primary and secondary spermatocytes, spermatids and, as a result, a decrease in the count of spermatozoa. The results are consistent with a decrease in the spermatogenesis index in the offspring of female rats with experimental DM. A study of the count of Sertoli cells in experimental animals did not reveal significant differences, however, an analysis of the germinative index and the spermatogenesis relaxation index revealed a significant decrease in these parameters in experimental animals compared to the control.

CONCLUSIONS: Offspring with reduced generative function of the testes is born in female rats with experimental type 1 DM.

Цель. Анализ морфофункционального состояния сперматогенного эпителия у потомства самок крыс с экспериментальным сахарным диабетом.

Материал и методы. Исследования проведены на белых лабораторных крысах Вистар (самках), на которых моделировали сахарный диабет 1 типа, и их 70-дневном потомстве. Воспроизводство сахарного диабета осуществлялось по общепринятой методике с помощью стрептозотоцина. На серийных гистологических препаратах семенников потомства матерей с диабетом определяли площади паренхимы и стромы, число и площади семенных извитых канальцев, суммарное содержание сперматогенных клеток и их субпопуляционного состава, количество сустентоцитов из расчёта на один извитой семенной каналец. Проводилось определение ряда общепринятых индексов, в том числе индекса сперматогенеза, индекса релаксации сперматогенеза, герминативного индекса.

Результаты. Установлено, что у потомства самок крыс с экспериментальным сахарным диабетом имеет место уменьшение площади паренхимы семенника и увеличение площади его стромы, снижено суммарное содержание сперматогенных клеток, в том числе сперматогоний, сперматоцитов 1 и 2 порядка и сперматид, что обусловливает уменьшение содержания сперматозоидов. Полученные результаты согласуются со снижением индекса сперматогенеза у потомства самок крыс с экспериментальным сахарным диабетом. Исследование содержания у экспериментальных животных сустентоцитов не выявило существенных различий, однако анализ величины герминативного индекса и индекса релаксации сперматогенеза позволил установить существенное снижение этих показателей у подопытных животных по сравнению с контролем.

Выводы. У самок крыс с экспериментальным диабетом рождается потомство с нарушением генеративной функции семенников.

experimental diabetes mellitustestisspermatogenesisratsсеменниксперматогенезсахарный диабет 1 типакрысыChalyi M. The reproductive function of men in the 21st century. Vrach. 2009;6:6–7. (In Russ).Чалый М. Репродуктивная функция мужчин в XXI веке // Врач. 2009. № 6. С. 6–7.Reznikov AG, Pishak VP, Nosenko ND, et al. Prenatal stress and neuroendocrine pathology. Chernovcy: Medakademiya, 2004. 320 p. (In Russ).Резников А.Г., Пишак В.П., Носенко Н.Д., Ткачук С.С., Мыслицкий В.Ф. Пренатальный стресс и нейроэндокринная патология. Черновцы: Медакадемия, 2004. 320 с.Piter-Kharmel E, Matur R. Diabetes mellitus: diagnosis and treatment. Moscow: Praktika, 2008. 496 p. (In Russ).Питер-Хармел Э., Матур Р. Сахарный диабет: диагностика и лечение. М.: Практика, 2008. 496 с.Diabetes mellitus: acute and chronic complications / Ed by I.I. Dedova, M.V. Shestakovoi. Moscow : OOO «Izdatel’stvo «Meditsinskoe informatsionnoe agentstvo», 2011. 408 p. (In Russ).Сахарный диабет : Острые и хронические осложнения / Под ред. И.И. Дедова, М.В. Шестаковой. М.: ООО «Издательство «Медицинское информационное агентство», 2011. 408 с.Ding GL, Liu Y, Liu ME, et al. The effects of diabetes on male fertility and epigenetic regulation during spermatogenesis. Asian J Androl. 2015;17(6):948–953. doi: 10.4103/1008-682X.150844Ding G.L., Liu Y., Liu M.E., et al. The effects of diabetes on male fertility and epigenetic regulation during spermatogenesis // Asian J Androl. 2015. Vol. 17, № 6. P. 948–953. doi: 10.4103/1008-682X.150844Dedov II. Diabetes is the most dangerous challenge to the world community. Vestnik RAMN. 2012;1:7–13. (In Russ).Дедов И.И. Сахарный диабет – опаснейший вызов мировому сообществу // Вестник РАМН. 2012. № 1. С. 7–13.Jelodar G, Khaksar Z, Pourahmadi M. Endocrine profile and testicular histomorphometry in adult rat offspring of diabetic mothers. J Physiol Sci. 2009;59:377–382. doi: 10.1007/s12576-009-0045-7Jelodar G., Khaksar Z., Pourahmadi M. Endocrine profile and testicular histomorphometry in adult rat offspring of diabetic mothers // J Physiol Sci. 2009. Vol. 59. P. 377–382. doi: 10.1007/s12576-009-0045-7Amorim EMP, Damasceno DC, Perobelli JE, et al. Short- and long-term reproductive effects of prenatal and lactational growth restriction caused by maternal diabetes in male rats. Reprod Biol Endocrinol. 2011;9:154. doi: 10.1186/1477-7827-9-154Amorim E.M.P., Damasceno D.C., Perobelli J.E., et al. Short- and long-term reproductive effects of prenatal and lactational growth restriction caused by maternal diabetes in male rats // Reprod Biol Endocrinol. 2011. Vol. 9. P. 154. doi: 10.1186/1477-7827-9-154Ge ZJ, Liang QX, Hou Y, et al. Maternal obesity and diabetes may cause DNA methylation alteration in the spermatozoa of offspring in mice. Reprod Biol Endocrinol. 2014;12:29. doi: 10.1186/1477-7827-12-29Ge Z.J., Liang Q.X., Hou Y., et al Maternal obesity and diabetes may cause DNA methylation alteration in the spermatozoa of offspring in mice // Reprod Biol Endocrinol. 2014. Vol. 12. P. 29. doi: 10.1186/1477-7827-12-29Zakirianov AR, Plakhotny MA, et al. Diabetic complications in rats in long-term modeling of type I diabetes mellitus.Patologicheskaya fiziologiya i eksperimental’naya terapiya. 2007;4:21–25. (In Russ).Закирьянов А.Р., Плахотний М.А., Онищенко Н.А., и др. Диабетические осложнения у крыс при длительных сроках моделирования сахарного диабета 1-го типа // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2007. № 4. С. 21–25.Ukhov YuI, Astrakhantsev AF. Morphometric methods in assessing the functional state of the testes. Arkhiv anatomii, gistologii i embriologii. 1983;3:66–72. (In Russ).Ухов Ю.И., Астраханцев А.Ф. Морфометрические методы в оценке функционального состояния семенников // Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. 1983. №3. С. 66–72.Burnashova SA, Gabaeva NS, Danilova LV, et al. Modern problems of spermatogenesis. Moscow : Nauka, 1982. 260 p. (In Russ).Бурнашова С.А., Габаева Н.С., Данилова Л.В., и др. Современные проблемы сперматогенеза. М.: Наука, 1982. 260 с.Ivanov YuV. Cytological criterions for spermatogenesis in toxicological and hygienic studies. Gigiena i sanitariya. 1986;4:52–55. (In Russ).Иванов Ю.В. Цитологические критерии состояния сперматогенеза в токсиколого-гигиенических исследованиях // Гигиена и санитария. 1986. №4. С. 52–55.Kapustin RV, Onopriychuk AR, Arzhanova ON. Pathophysiology of the placenta and fetus in diabetes mellitus. Zhurnal akusherstva i zhenskikh bolezney. 2018;67(6):79–92. (In Russ). doi: 10.17816/JOWD67679-92Капустин Р.В., Оноприйчук А.Р., Аржанова О.Н. Патофизиология плаценты и плода при сахарном диабете // Журнал акушерства и женских болезней. 2018. № 67 (6). С. 79–92. doi: 10.17816/JOWD67679-92Shinohara T, Orwig KE, Avarbock MR, Brinster RL. Restoration of Spermatogenesis in Infertile Mice by Sertoli Cell Transplantation. Biol Reprod. 2003;68(3):1064–71. doi: 10.1095/biolreprod.102.009977Shinohara T., Orwig K.E., Avarbock M.R., Brinster R.L. Restoration of Spermatogenesis in Infertile Mice by Sertoli Cell Transplantation // Biol Reprod. 2003. Vol. 68, №3. P. 1064–71. doi: 10.1095/biolreprod.102.009977Alves MG, Martins AD, Cavaco JE, et al. Diabetes, insulin-mediated glucose metabolism and Sertoli/blood-testis barrier function. Tissue Barriers. 2013;1(2):e23992. doi: 10.4161/tisb.23992Alves M.G., Martins A.D., Cavaco J.E., et al. Diabetes, insulin-mediated glucose metabolism and Sertoli/blood-testis barrier function // Tissue Barriers. 2013. Vol. 1, № 2. e23992. doi: 10.4161/tisb.23992Hutson JC, Stocco DM, Campbell GT, Wagoner J. Sertoli cell function in diabetic, insulin-treated diabetic, and semi-starved rats. Diabetes. 1983;32(2):112–6. PMID: 6219025 doi: 10.2337/diab.32.2.112Hutson J.C., Stocco D.M., Campbell G.T., Wagoner J. Sertoli cell function in diabetic, insulin-treated diabetic, and semi-starved rats // Diabetes. 1983. Vol. 32, № 2. P. 112–6. PMID: 6219025 doi: 10.2337/diab.32.2.112