agxАндрология и генитальная хирургияAndrology and Genital Surgery2070-97812412-890210.17650/2070-9781-2020-21-2-36-43agx-409Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL REPORTОжирение как фактор нарушения сперматогенеза (экспериментальное исследование)Obesity as a factor in spermatogenesis disorders (experimental study)https://orcid.org/0000-0001-7040-4404АртамоновА. А.ArtamonovA. A.

Контакты: Артем Александрович Артамонов

170100 Тверь, ул. Советская, 4

artamonov03@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1974-5005БоголюбовС. В.BogolyubovS. V.ЕлисееваТ. И.EliseevaT. I.https://orcid.org/0000-0002-8789-1410ПоздняковО. Б.PozdnyakovO. B.https://orcid.org/0000-0001-8541-7427АстаховаА. В.AstakhovaA. V.ФГБОУ ВО «Тверской государственный медицинский университет» Минздрава РоссииРоссияTver State Medical UniversityRussian FederationФГБОУ ВО «Тверской государственный медицинский университет» Минздрава России; ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии» Минздрава РоссииРоссияTver State Medical University; National Medical Research Center of Endocrinology, Ministry of Health of RussiaRussian Federation2020050720202123643Copyright © Артамонов А.А., Боголюбов С.В., Елисеева Т.И., Поздняков О.Б., Астахова А.В., 20202020Артамонов А.А., Боголюбов С.В., Елисеева Т.И., Поздняков О.Б., Астахова А.В.Artamonov A.A., Bogolyubov S.V., Eliseeva T.I., Pozdnyakov O.B., Astakhova A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://agx.elpub.ru/jour/article/view/409Введение

Введение. В последние годы широко исследуется влияние ожирения на мужскую фертильность. Результаты исследований крайне противоречивы.

Цель исследования – оценить влияние ожирения на состояние репродуктивной системы лабораторных крыс.

Материалы и методы

Материалы и методы. Эксперимент проведен на 22 половозрелых белых крысах весом 140–160 г. Животные были распределены по 2 группам: в экспериментальную группу были включены 12 крыс с диетиндуцированным ожирением, в контрольную группу – 10 животных без ожирения. Через 12 нед животных выводили из эксперимента. Для оценки состояния репродуктивной системы: рассчитывали индекс Ли (индекс массы тела крыс), определяли концентрацию сперматозоидов и долю жизнеспособных форм в суспензии из придатка семенника, уровень глюкозы, холестерина и триглицеридов в крови, долю сперматозоидов с фрагментированной ДНК, выполняли гистологическое исследование семенников с расчетом площади поперечного сечения семенного канальца, подсчетом количества нефункционирующих канальцев и канальцев со слущенным спермиогенным эпителием, среднего индекса сперматогенеза.

Результаты

Результаты. Не выявлены статистически значимые различия между группами в уровне глюкозы и общего холестерина в крови, концентрации сперматозоидов и количестве их жизнеспособных форм, площади поперечного сечения семенных канальцев и среднем индексе сперматогенеза. Однако у крыс экспериментальной группы наблюдался статистически значимо более высокий, чем у крыс контрольной группы, уровень триглицеридов, большее количество сперматозоидов с фрагментированной ДНК (31,5 ± 10,1 и 5,3 ± 1,4 % соответственно, р <0,05), большее количество нефункционирующих канальцев (8,4 ± 0,3 и 2,9 ± 0,3; р <0,05) и канальцев со слущенным сперматогенным эпителием (8,8 ± 0,5 и 1,8 ± 0,3; р <0,05).

Заключение

Заключение. Диетиндуцированное ожирение вызывает нарушения сперматогенеза и повреждение генетического материала сперматозоидов у самцов белых крыс.

Introduction

Introduction. In recent years, the effects of obesity on male fertility have been extensively investigated. The results of existing studies are extremely contradictory.

The study objective was to determine the effect of obesity on the male reproductive system using the biological model of laboratory rats as an example.

Materials and methods

Materials and methods. In vivo modeling of diet-induced obesity. The study was conducted on 22 laboratory sexually mature white rats weighing 140–160 g. The animals were divided into two groups: 1 control (10 animals) and 2 rats with diet-induced obesity (12 animals). After 12 weeks, the animals were removed from the experiment. All rats underwent: calculation of the Lee index (body mass index in rats), determination of the concentration and viability of spermatozoa in a suspension of sperm from the epididymis, determination of glucose level of total cholesterol and triglycerides in the blood, study of sperm DNA fragmentation, histological examination testis: calculating the crosssectional area of the seminiferous tubule; determination of the number of non-functioning tubules and tubules with desquamated spermiogenic epithelium; determination of the average spermatogenesis index.

Results

Results. In the study groups there were no differences in glucose and total cholesterol levels. However, a statistically significant, significant difference in the level of triglycerides in the blood was revealed. The concentration of sperm and their viability in the studied groups did not differ. The level of sperm DNA fragmentation in the experimental group is significantly higher than in the control group (31.5 ± 10.1 and ± 1.4 %, respectively, p <0.05). Morphometric evaluation of histological preparations did not establish differences in the cross-sectional area of the seminiferous tubules and the average spermatogenesis index in the studied groups. In rats with obesity, compared with the control group, significantly more non-functioning tubules (2.9 ± 0.3 and 8.4 ± 0.3; p <0.05) and tubules with desquamated spermatogenic epithelium (1.8 ± 0.3 and 8.8 ± 0.5; p <0.05).

Conclusion

Conclusion. Diet-induced obesity causes impaired spermatogenesis, and damage to the sperm genetic material in male white rats.

крысысперматогенезфрагментация ДНК сперматозоидов Для цитирования: Артамонов А.А.Боголюбов С.В.Елисеева Т.И. и др. Ожирение как фактор нарушения сперматогенеза (экспериментальное исследование). Андрология и генитальная хирургия 202021(2):36–43. DOI: 10.17650/2070-9781-2020-21-2-36-43 Obesity as a factor in spermatogenesis disorders (experimental study) A.A. Artamonov1S.V. Bogolyubov12T.I. Eliseeva1O.B. Pozdnyakov1A.V. Astakhova1 1Tver State Medical University4 Sovetskaya St.Tver 170100Russia2National Medical Research Center of EndocrinologyMinistry of Health of Russia11 Dmitriya Ul’yanova St.Moscow 117036Russiaobesitylaboratory ratsspermatogenesissperm DNA fragmentationReferencesДедов И.И., Мельниченко Г.А., Шестакова М.В. и др. Национальные клинические рекомендации по лечению морбидного ожирения у взрослых. 3-й пересмотр (лечение морбидного ожирения у взрослых). Ожирение и метаболизм 2018;15(1):53–70. DOI: 10.14341/OMET2018153-70.Dedov I.I., Melnichenko G.A., Shestakova M.V. et al. Russian national clinical recommendations for morbid obesity treatment in adults. 3rd revision (morbid obesity treatment in adults). Ozhirenie i metabolism = Obesity and Metabolism 2018;15(1):53–70. (In Russ.). DOI: 10.14341/OMET2018153-70.Finucane M.M., Stevens G.A., Cowan M.J. et al. National, regional, and global trends in body-mass index since 1980: systematic analysis of health examination surveys and epidemiological studies with 960 countryyears and 9.1 million participants. Lancet 2011;377(9765):557–67. DOI: 10.1016/S0140-6736(10)62037-5.Finucane M.M., Stevens G.A., Cowan M.J. et al. National, regional, and global trends in body-mass index since 1980: systematic analysis of health examination surveys and epidemiological studies with 960 countryyears and 9.1 million participants. Lancet 2011;377(9765):557–67. DOI: 10.1016/S0140-6736(10)62037-5.Ng M., Fleming T., Robinson M. et al. Global, regional, and national prevalence of overweight and obesity in children and adults during 1980–2013: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2013. Lancet 2014;384(9945):766–81. DOI: 10.1016/s0140-6736(14)60460-8.Ng M., Fleming T., Robinson M. et al. Global, regional, and national prevalence of overweight and obesity in children and adults during 1980–2013: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2013. Lancet 2014;384(9945):766–81. DOI: 10.1016/s0140-6736(14)60460-8.Лескова И.В., Ершова Е.В., Никитина Е.А. и др. Ожирение в России: современный взгляд под углом социальных проблем. Ожирение и метаболизм 2019;16(1):20–6. DOI: 10.14341/omet9988.Leskova I.V., Ershova E.V., Nikitina E.A. et al. Obesity in Russia: modern view in the light of a social problems. Ozhirenie i metabolism = Obesity and Metabolism 2019;16(1):20–6. (In Russ.). DOI: 10.14341/omet9988.World Health Organisation Global Health Observatory data repository. Prevalence of obesity among adults, BMI 30, agestandardized. Estimates by country [updated 2017 Sep 22; cited 2019 Jan 28]. Available at: http://apps.who.int/gho/data/node.main.A900A?lang=en.World Health Organisation Global Health Observatory data repository. Prevalence of obesity among adults, BMI 30, agestandardized. Estimates by country [updated 2017 Sep 22; cited 2019 Jan 28]. Available at: http://apps.who.int/gho/data/node.main.A900A?lang=en.Меньшикова Л.В., Бабанская Е.Б. Половозрелая эпидемиология ожирения. Ожирение и метаболизм 2018;15(2):17–22. DOI: 10.14341/OMET8782.Menshikova L.V., Babanskaya E.B. Age and sex epidemiology of obesity. Ozhirenie i metabolism = Obesity and Metabolism 2018;15(2):17–22. (In Russ.). DOI: 10.14341/OMET8782.Houfflyn S., Matthys C., Soubry A. Male obesity: epigenetic origin and effects in sperm and offspring. Curr Mol Biol Rep 2017;3(4):288–96. DOI: 10.1007/s40610-017-0083-5.Houfflyn S., Matthys C., Soubry A. Male obesity: epigenetic origin and effects in sperm and offspring. Curr Mol Biol Rep 2017;3(4):288–96. DOI: 10.1007/s40610-017-0083-5.Епанчинцева Е.А., Селятицкая В.Г., Свиридова М.А., Лутов Ю.В. Медикосоциальные факторы риска бесплодия у мужчин. Андрология и генитальная хирургия 2016;17(3):47–53. DOI: 10.17650/2070-9781-2016-17-347-53.Epanchintseva E.A., Selyatitskaya V.G., Sviridova M.A., Lutov Yu.V. Sociomedical risk factors for male infecundity. Andrologiya i genital’naya khirurgiya = Andrology and Genital Surgery 2016;17(3):47–53. (In Russ.). DOI: 10.17650/2070-9781-2016-17-347-53.Витязева И.И., Боголюбов С.В., Бармина И.И. и др. Инновационные технологии в лечении бесплодия у мужчин с гипери нормогонадотропным гипогонадизмом и азооспермией. В сб.: Инновационные технологии в эндокринологии. Сборник тезисов III Всероссийского эндокринологического конгресса с международным участием. М.: Уп Принт, 2017. С. 452–453.Vityazeva I.I., Bogolyubov S.V., Barmina I.I. et al. Innovative technologies in the treatment of infertility in men with hyperand normogonadotropic hypogonadism and azoospermia. In: Innovative technologies in endocrinology. Proceedings of the III Russian Endocrinological Congress with international participation. Moscow: Up Print, 2017. Pp. 452–453. (In Russ.).Руководство ВОЗ по исследованию и обработке эякулята человека. 5-е изд. Пер. с англ. Н.П. Макарова, научн. ред. Л.Ф. Курило. М.: Капитал Принт, 2012. 291 с.WHO laboratory manual for the examination and processing of human semen. 5th edn. Transl. from English by N.P. Makarov, ed. by L.F. Kurilo. Moscow: Kapital Print, 2012. 291 p. (In Russ.).Belloc S., Cohen-Bacrie M., Amar E. et al. High body mass index has a deleterious effect on semen parameters except morphology: results from a large cohort study. Fertil Steril 2014;102(5):1268–73. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2014.07.1212.Belloc S., Cohen-Bacrie M., Amar E. et al. High body mass index has a deleterious effect on semen parameters except morphology: results from a large cohort study. Fertil Steril 2014;102(5):1268–73. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2014.07.1212.Campbell J.M., Lane M., Owens J.A., Bakos H.W. Paternal obesity negatively affects male fertility and assisted reproduction outcomes: a systematic review and meta-analysis. Reprod Biomed Online 2015;31(5):593–604. DOI: 10.1016/j.rbmo.2015.07.012.Campbell J.M., Lane M., Owens J.A., Bakos H.W. Paternal obesity negatively affects male fertility and assisted reproduction outcomes: a systematic review and meta-analysis. Reprod Biomed Online 2015;31(5):593–604. DOI: 10.1016/j.rbmo.2015.07.012.MacDonald A.A., Herbison G.P., Showell M., Farquhar C.M. The impact of body mass index on semen parameters and reproductive hormones in human males: a systematic review with metaanalysis. Hum Reprod Update 2010;16(3):293–311. DOI: 10.1093/humupd/dmp047.MacDonald A.A., Herbison G.P., Showell M., Farquhar C.M. The impact of body mass index on semen parameters and reproductive hormones in human males: a systematic review with metaanalysis. Hum Reprod Update 2010;16(3):293–311. DOI: 10.1093/humupd/dmp047.Bernardis L.L., Petterson B.D. Correlation between ‘Lee index’ and carcass fat content in weanling and adult female rats with hypothalamic lesions. J Endocrinol 1968;40(4):527–8. DOI: 10.1677/joe.0.0400527.Bernardis L.L., Petterson B.D. Correlation between ‘Lee index’ and carcass fat content in weanling and adult female rats with hypothalamic lesions. J Endocrinol 1968;40(4):527–8. DOI: 10.1677/joe.0.0400527.Саноцкий И.В., Фоменко В.Н., Сальникова Л.С. и др. Методы экспериментального исследования по установлению порогов действия промышленных ядов на генеративную функцию с целью гигиенического нормирования. М., 1978. 35 c.Sanotsky I.V., Fomenko V.N., Salnikova L.S. et al. Methods of experimental study for the estimating of thresholds for the action of industrial poisons on the generative functionfor the purpose of hygienic rationing. Moscow, 1978. 35 p. (In Russ.).Маркова Е.В., Замай А.С. Фрагментация ДНК в сперматозоидах человека (обзор литературы). Проблемы репродукции 2006;12(4):42–50.Markova E.V., Zamay A.S. DNA fragmentation in human spermatozoa (literature review). Problemy reproduktsii = Russian Journal of Human Reproduction 2006;12(4):42–50. (In Russ.).Ефремов Е.А., Ефремов Г.Д., Кирпатовский В.И. и др. Сравнительная морфологическая оценка сперматогенеза крыс после курсового воздействия ингибиторами фосфодиэстеразы 5-го типа. Экспериментальная и клиническая урология 2013;(2):26–9.Efremov E.A., Efremov G.D., Kirpatovskiy V.I. et al. Comparative study of the spermatogenesis in rats following a course of treatment with phosphodiesterase type 5 inhibitors. Eksperimentalnaya i klinicheskaya urologiya = Experimental and Clinical Urology 2013;(2):26–9. (In Russ.).Vigueras-Villaseñor R.M., RojasCastañeda J.C., Chávez-Saldaña M. еt al. Alterations in the spermatic function generated by obesity in rats. Acta Histochem 2011;113(2):214–20. DOI: 10.1016/j.acthis.2009.10.004.Vigueras-Villaseñor R.M., RojasCastañeda J.C., Chávez-Saldaña M. еt al. Alterations in the spermatic function generated by obesity in rats. Acta Histochem 2011;113(2):214–20. DOI: 10.1016/j.acthis.2009.10.004.Campos-Silva P., Costa W.S.,Sampaio F.J.B., Gregorio B.M. Prenatal and/or postnatal high-fat diet alters testicular parameters in adult Wistar Albino rats. Histol Histopathol 2018;33(4):407–16. DOI: 10.14670/HH-11-941.Campos-Silva P., Costa W.S.,Sampaio F.J.B., Gregorio B.M. Prenatal and/or postnatal high-fat diet alters testicular parameters in adult Wistar Albino rats. Histol Histopathol 2018;33(4):407–16. DOI: 10.14670/HH-11-941.Витязева И.И., Алташина М.В., Разина О.Ю. и др. Изменение параметров эякулята и структуры сперматозоидов у мужчин с избыточной массой тела. Проблемы репродукции 2016;22(6):132–9.Vityazeva I.I., Altashina M.V., Razina O.U. et al. Changing of the ejaculate parameters and sperm structure in men with overweight. Problemy reproduktsii = Russian Journal of Human Reproduction 2016;22(6):132–9. (In Russ.).Vincent H.K., Taylor A.G. Biomarkers and potential mechanisms of obesityinduced oxidant stress in humans. Int J Obes (Lond) 2006;30(3):400–18. DOI: 10.1038/sj.ijo.0803177.Vincent H.K., Taylor A.G. Biomarkers and potential mechanisms of obesityinduced oxidant stress in humans. Int J Obes (Lond) 2006;30(3):400–18. DOI: 10.1038/sj.ijo.0803177.Божедомов В.А., Торопцева М.В., Ушакова И.В. и др. Активные формы кислорода и репродуктивная функция мужчин: фундаментальные и клинические аспекты (обзор литературы). Андрология и генитальная хирургия 2011;(3):10–6. DOI: 10.1038/aja.2010.183.Bozhedomov V.A., Toroptseva M.V., Ushakov I.V. Reactive oxygen species and the reproductive function of men: basic and clinical aspects (review). Andrologiya i genital’naya khirurgiya = Andrology and Genital Surgery 2011;(3):10–6. (In Russ.). DOI: 10.1038/aja.2010.183.Vigueras-Villaseñor R.M., RojasCastañeda J.C., Chávez-Saldaña M., Gutiérrez-Pérez O. Alterations in the spermatic function generated by obesity in rats. Acta Histochem 2011;113(2):214–20. DOI: 10.1016/j.acthis.2009.10.004.Vigueras-Villaseñor R.M., RojasCastañeda J.C., Chávez-Saldaña M., Gutiérrez-Pérez O. Alterations in the spermatic function generated by obesity in rats. Acta Histochem 2011;113(2):214–20. DOI: 10.1016/j.acthis.2009.10.004.Kato Y., Shiraishi K., Matsuyama H. Expression of testicular androgen receptor in non-obstructive azoospermia and its change after hormonal therapy. Andrology 2014;2(5):734–40. DOI: 10.1111/j.2047-2927.2014.00240.x.Kato Y., Shiraishi K., Matsuyama H. Expression of testicular androgen receptor in non-obstructive azoospermia and its change after hormonal therapy. Andrology 2014;2(5):734–40. DOI: 10.1111/j.2047-2927.2014.00240.x.Скопичев В.Г., Боголюбова И.О. Физиология репродуктивной системы млекопитающих. В 2 ч. Часть 2. 2-е изд., испр. и доп. М.: Юрайт, 2018. 277 с.Skopichev V.G., Bogolyubova I.O. Physiology of the mammalian reproductive system. In 2 parts. Part 2. 2nd edn, updated. Moscow: Urait, 2018. 277 p. (In Russ.).Bataineh H.N., Nusier M.K. Effect of cholesterol diet on reproductive function in male albino rats. Saudi Med J 2005;26(3):398–404.Bataineh H.N., Nusier M.K. Effect of cholesterol diet on reproductive function in male albino rats. Saudi Med J 2005;26(3):398–404.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.