Состояние морфофункциональных показателей спермограмм у мужчин, проживающих в зоне влияния космодрома «Байконур»

В статье показано, что в век космической эры возможность оценить отдаленные последствия компо­нентов ракетного топлива является актуальной проблемой, поскольку на современном этапе необхо­димо найти пути профилактики с тем, чтобы не допустить неблагоприятного последствия для после­дующих поколений. Отмечено, что при оценке влияния на организм антропогенных факторов следует особо выделить репродуктивную систему. Определено, что в отличие от других систем вредные воз­действия на репродуктивную систему имеют следствием не только нарушение её функционирования у данного индивида, но и отражаются на здоровье и самом существовании последующих поколений. 

На протяжении долгого времени изменения, вызываемые поступлением во внешнюю среду про­дуктов хозяйственной жизнедеятельности человека, сравнительно легко компенсировались естест­венными природными ресурсами. Но с начала XX в. загрязнение биосферы, обусловленное антропо­генными факторами, приобрело глобальный характер. Возникающие при этом изменения физико-химических параметров окружающей человека среды, а также появление новых, «не освоенных» в процессе эволюции факторов, прежде всего химических, не могли не оказать воздействия на функ­ционирование различных систем организма [1].

Среда обитания и деятельность человека, условия развития живых организмов и растений явля­ются существенными динамичными частями ионосферы, состояние которой оказывает влияние на круговорот веществ в ней. Никогда ранее мир не стоял так близко перед реальностью, что дальней­шее пренебрежение и бездействие в области экологии могут привести к необратимым изменениям, которые сделают жизнь на планете невозможной. Антропогенное воздействие на окружающую среду и обратное воздействие условий обитания достигли таких размеров, что во многих регионах Казах­стана значительно превышены пороговые (допустимые) содержания различных веществ и химиче­ских элементов в объектах окружающей среды. В последнее время уделяется большое внимание изу­чению состояния окружающей среды, содержания вредных компонентов в различных средах (воздух, почва, поверхностные и подземные воды, снеговые отложения и т.д.), изучению последствий для здоровья нынешнего и грядущих поколений, своевременному направленному регулированию техно­генного и других видов воздействия на окружающую среду. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) 80 % болезней человека являются экологически обусловленными [2]. На про­тяжении многих тысячелетий установилось естественное подвижное равновесие между веществами в природных средах и в различных видах животных, растений, а также в организме человека. К сожа­лению, по мере развития и повышения качества экологических исследований перечень элементов и веществ, опасных для здоровья людей и животных, увеличивается [1].

Химический анализ экологических систем — проблема исключительно важная и сложная для современного человечества. Химический анализ окружающей среды включает в себя в первую оче­редь анализ почвы, воды, растений, воздуха. Среди указанных сред наибольшего внимания требует почва, так как она, в отличие от воды и воздуха, обладает способностью накапливать вредные хими­ческие элементы и вещества долгое время [3].

В почве имеются все необходимые условия для того, чтобы попавшие в нее химические вещест­ва превращались в такие формы, которые безвредны для организма человека и полезны для растений. Но надо учитывать, что процессы естественного самоочищения проходят эффективно лишь тогда, когда почва не перегружена промышленными отходами. Если же в почву вносятся чрезмерные коли­чества жидких и твердых отходов, то она не в состоянии их обезвредить. Попавшие в почву химиче­ские вещества активно мигрируют из поверхностного слоя на глубину. Однако интенсивность пере­хода различных элементов различная: например, медь, цинк, свинец в основном остаются в поверх­ностном слое, а никель, хром и прочие мигрируют вглубь. Особенно активно мигрирует ртуть, достигая глубоких пластов. Накопление тяжелых металлов в почвах ведет к изменению их биологических показателей, что отражается на их плодородии [4].

Наиболее уязвимыми с этой точки зрения являются территории Казахстана, оказавшиеся в зоне вредного воздействия деятельности космодрома «Байконур».

Основным источником загрязнения окружающей среды является ракетоноситель «Протон» в районах его эксплуатации, в первую очередь в местах падения отделяющихся частей первой ступени и на стартовом комплексе, расположенных целиком на территории республики и подверженных за­грязнению высокотоксичными компонентами ракетного топлива — гептилом (несимметричным ди-метилгидразином /НДМГ/) и азотным тетраоксидом (АТ) [3].

Кроме этих веществ загрязнителями окружающей среды являются нефтепродукты (керосин), ис­пользуемые как ракетное топливо, и продукты разложения азотсодержащих компонентов топлива (нитраты и нитриты). Последние чрезвычайно агрессивны. Попадая на металлические поверхности ракетоносителей, они вызывают окисление и растворение металлов. Осадками и вешними водами соли ядовитых металлов (в том числе медь, кадмий) смываются и становятся еще одним источником загрязнения окружающей среды. Одним из загрязнителей является содовое загрязнение почвы и во­ды. Сода используется для дегазации с целью ускорения разложения азотсодержащих компонентов топлива [5].

Опасность для населения и окружающей среды в первую очередь представляют падения фраг­ментов ракеты и разливы и разбрызгивания топлива, особенно в аварийных ситуациях, сопровож­дающихся значительными выбросами компонентов топлива в атмосферу и почву.

Эколого-гигиеническая значимость топлива определяется в основном гептилом, что связано с его высокой общей токсичностью, стабильностью в почве, растениях и воде, а также присутствием токсичных продуктов его окисления. Это химическое вещество первого класса опасности. Быстро распространяется в воздухе (t кипения 63 ^оС), при взаимодействии с кислородом окисляется до тет-раметилтетразена, нитрозодиметиламина, метилендиметилгидразина, воды, азота и др. Хорошо рас­творяется в воде, мигрирует в сопредельные среды, накапливается в почве и из почвы (через расте­ния, животных) попадает в организм человека. В организм человека он может также попадать через воздух и кожу, при соприкосновении с ним. Гептил — это бесцветная жидкость с резким неприятным запахом тухлой селедки. Характерный слабый запах ощущается на уровне 0,01 мг/м³, а в концентра­циях от 0,05 до 0,08 мг/м³ имеет сильный неприятных запах [5].

Обнаружение его в объектах внешней среды свидетельствует об антропогенном загрязнении, связанном с производством и применением гептила в ракетной технике, так как он в природе не встречается.

В случае неполного окисления гептила образуются новые химические соединения:

• диметиламин (ДМА);
• нитрозодиметиламин (НДМА);
• тетраметилтетразен (ТМТ);
• формальдегид (ФА).

Диметиламин — газ с резким аммиачным запахом. Сходен с аммиаком, легко растворяется в во­де, образуя сильнощелочные растворы, является (в присутствии окислов азота) основным (кроме геп-тила) источником образования НДМА, встречается как продукт гниения белковых веществ. ДМА вы­сокотоксичен, обладает выраженным раздражающим действием — при попадании на кожу вызывает некроз, влияет на ЦНС.

Порог восприятия запаха человеком 0,03-2,5 мг/м³.

Порог раздражающего действия 500 мг/м³.

Тетраметилтетразен — маслянистая жидкость светло-желтого цвета, ограниченно растворим в воде, нестабилен в кислых средах, особенно при повышенной температуре, в природе не встречается. Его присутствие указывает на то, что имеет место загрязнение окружающей среды гептилом.

Клиническая картина отравления: одышка, расстройство сердечно-сосудистой и нервной систем, нарушения углеводного обмена. Обладает способностью проникать через неповрежденную кожу, вы­зывает раздражение верхних дыхательных путей, оказывает местное раздражающее действие (кож­ные покровы). Порог восприятия запаха человеком 0,0007 мг/м³, концентрация 0,2-0,3 мг/м³ вызыва­ет раздражение верхних дыхательных путей [5].

Нитрозодиметиламин — жидкость желтого цвета, хорошо растворима в органических раство­рителях, частично в воде. Широко встречается в природе: воде, почве, растениях — как продукт пре­вращения нитритов (нитратов). Благоприятные условия для образования нитрозоаминов создаются в продуктах растительного происхождения и в мясных продуктах длительного хранения.

НДМА чрезвычайно опасен при любом поступлении в организм, высокотоксичен. Способен проникать через неповрежденную кожу, обладает раздражающим действием, нарушает деятельность многих органов и систем.

Клиника интоксикации: резкая слабость, тошнота, рвота, нарушения деятельности сердечно­сосудистой, дыхательной систем, терморегуляции, тяжелое поражение печени (острый токсический гепатит), желтуха и асцит, токсический нефроз. Обладает при повторных воздействиях кумулятив­ными свойствами. Порог восприятия запаха человеком 0,009 мг/м³. Концентрация 16 мг/м³ при одно­кратном воздействии токсична для человека, а концентрации 60-300 мг/м³ смертельны. НДМА обла­дает выраженным канцерогенным, тератогенным (рождение детей с различными уродствами), эм-бриотоксическим, гонадотоксическим и другими действиями [5].

Формальдегид — газ с резким запахом, хорошо растворяется в воде, устойчив в воде, почве, расте­ниях. В природе встречается вследствие фотохимического окисления метана, взаимодействия высоко­активных химических элементов (например озона) с углеводородами. ФА образуется при сжигании от­ходов открытым способом, при пожарах; находится в выхлопных газах автотранспорта. Фоновое со­держание: в воде 0,005 мг/л, в почве — 0,1 мг/кг, в атмосферном воздухе — 0,0025-0,0075 мг/м³.

По токсичности относится к 1 классу (высокоопасные). ФА обладает сенсибилизирующим, ал­лергенным, мутагенным, канцерогенным, гонадотоксическим эффектами. Клиническая картина от­равления: раздражение слизистых оболочек глаз, верхних дыхательных путей, резкое возбуждение сменяется наркотическим эффектом, нарушение сердечно-сосудистой и дыхательных систем, пери­ферической крови и органов кроветворения. Пороговая концентрация для человека: по запаху — 0,03-0,05 мг/м³, по раздражающему эффекту — 2,4 мг/м³ [5].

При оценке влияния на организм антропогенных факторов следует особо выделить репродук­тивную систему. В отличие от других систем вредные воздействия на репродуктивную систему име­ют следствием не только нарушение её функционирования у данного индивида, но и отражается на здоровье и самом существовании последующих поколений [6]. В связи с этим особый интерес пред­ставляет изучение влияния внешних факторов на различные этапы репродуктивного процесса.

Анализ литературы показал, что, несмотря на всестороннее изучение экологически обусловлен­ных болезней, остается ряд неясных моментов. Прежде всего, практически не проводились исследо­вания по данной проблеме в регионе, прилегающем к территории космодрома «Байконур».

Методы исследования

Было обследовано 166 практически здоровых мужчин в возрасте от 20 до 49 лет, проживающих в селах Улытауского, Жанааркинского и Осакаровского районов Карагандинской области. Обследован­ные мужчины были разделены по возрасту на 3 группы: 20-30 лет, 31-40 и 41-49 лет. Материалом для суждения о плодовитости мужчин явился эякулят обследованных лиц, собранный согласно общекли­ническим рекомендациям [7-15].

Полученные данные сгруппированы по возрасту и месту проживания обследованных лиц. Ре­зультаты исследований представлены в таблицах.

Изучение интегральных и морфофункциональных характеристик эякулята

К интегральным характеристикам эякулята следует относить цвет, запах, объем, консистенцию и вязкость. Каждое из свойств эякулята может ухудшаться в отдельности и тем самым значительно по­низить его оплодотворяющую способность.

Эякулят обладает определенным цветом, по которому можно приблизительно судить о количе­стве сперматозоидов. Так, Б.У.Джарбусынов [10] указывает, что при большом количестве спермато­зоидов цвет эякулята молочный, при малом — прозрачно-голубоватый.

Нормальный цвет эякулята колеблется от неопределенно-молочного (бледно-желтого) до белого. Изменение цвета обычно обусловлено наличием различных патологических примесей. Примесь бо­лее или менее значительного количества лейкоцитов придает семени желто-зеленоватый, а эритроци­тов — красноватый цвет. Данные по изучению цвета эякулята у лиц референс- и обследуемых групп представлены в таблице 1.

Сравнительный анализ по результатам обследования всех групп показал, что количество лиц с нормальным цветом эякулята в обследованной группе Жанааркинского района значительно меньше, чем в референс-группе. В других группах (Улытау и Джезды) таких изменений не наблюдается. Для всех трех обследованных групп наблюдается появление прозрачного цвета эякулята (19,3, 39,7 и 7,7 % в Улытау, Жанаарке и Джезды соответственно). Причем в III возрастной группе мужчин, про­живающих на территории Улытау и Жанаарки, процент лиц с патологическим цветом эякулята выше, чем в I и II возрастной группах. Мы предполагаем, что это связано с тем, что лица в возрасте от 41 до 49 лет, относящихся к III возрастной группе, менее адаптированы к действию экстремальных факто­ров внешней среды, чем лица двух первых групп.

Объем эякулята в норме — 2-5 мл [7-15], в среднем он равен 3,5 мл. Значительное изменение объема эякулята как в сторону его уменьшения — олигоспермия, так и в сторону его увеличения — полиспермия — может оказывать вредное влияние на оплодотворяющую способность эякулята. По­лиспермия встречается редко. Чаще наблюдается выделение очень малого количества семени. Эяку­лят, объем которого менее 1 мл, всегда является патологическим.

Данные по определению объема эякулята у референс- и обследованных групп приведены в таб­лице 2. Сравнение результатов обследования групп не выявило значительных отклонений от нормы для данной интегральной характеристики эякулята.

Консистенция свежего эякулята густая и тягучая [7-15]. На воздухе через 15-30 минут эякулят разжижался. Результаты изучения консистенции эякулята представлены в таблице 3.

Консистенция эякулята определяется временем наступления разжижения. Считается нормаль­ным временем — 15-30 минут. Результаты исследования времени разжижения эякулята выявили тенденцию к ускорению процесса разжижения во всех группах, причем в I и III возрастных группах обследованных лиц, проживающих в Жанааркинском районе, отмечается время разжижения до 5 ми­нут и ниже.

Сравнение результатов исследования эякулята обследованной группы по запаху и вязкости не выявило значительных отклонений от группы сравнения.

Концентрация водородных ионов (рН) является важным показателем качества эякулята. Точное определение рН возможно только в том случае, если эякулят добывался тут же в лаборатории. В про­тивном случае рН зависит от времени, прошедшего между выделением семени и измерением его ре­акции: чем больше этот промежуток времени, тем щелочнее становится реакция. Реакция эякулята в норме — от 7,2 до 7,6 [7-15].

Данные по определению рН эякулята всех обследованных лиц выявили, что эякулят имеет ще­лочную реакцию, среднее значение рН — 7,5. Сдвига рН в кислую среду (6,4-6,9), имеющего особое диагностическое значение, не наблюдалось.

Существенным биологическим свойством сперматозоидов является их подвижность, которая необходима для прохождения по женским половым путям и оплодотворения яйцеклетки. Подвижно­сти сперматозоидов придается важное значение при оценке качества эякулята. Подвижность — это главный критерий оценки плодовитости семени. Однако неподвижность сперматозоидов не означает их нежизнеспособности, так как это может быть временным явлением [7-15].

Процент подвижных форм сперматозоидов в норме составляет 70-80 %. Б.У.Джарбусынов (1991) и другие авторы приводят несколько иные цифры. Например, М.А.Кунин (1968), Е.Молнар (1969) предлагают принимать за норму 70-90 %. По данным M.Matsumoto, J.Bremner (1989) в эякуля­те плодовитых мужчин должно быть 60-90 % подвижных сперматозоидов. Многие авторы (Р.Б.Капанадзе, 1972; И.Ф.Юнда и соавт., 1973) считают, что при нормоспермии должно быть не ме­нее 75-85 % подвижных форм [7-15].

Мы за нормоспермию принимали активную подвижность не менее 60 %. Данные о количестве подвижных форм у обследованных лиц приведены в таблице 4.

По результатам определения подвижности сперматозоидов провели сравнительный анализ всех групп. Выявлено, что эякулят с количеством подвижных выше 60 % наблюдался у 78,3; 65,2; 68,8 и46,2 % лиц, проживающих в Осакаровском, Улытауском, Жанааркинском и Джездинском районах соответственно. Сниженная плодовитость эякулята для группы сравнения отмечена у 21,7 % лиц. Для обследованных групп пониженная плодовитость отмечена у значительно большего числа лиц (34,8 % в Улытауском районе, 31,2 — в Жанааркинском и 53,8 % в Джездинском районе). Причем для III воз­растной группы в группе сравнения характерно значительное понижение количества подвижных форм. На наш взгляд, это обусловлено возрастными изменениями.

Список литературы

1. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. — М.: Наука, 1965.
2. Бородин П.М. Стресс и генетическая изменчивость // Генетика. — 1978. — Т. 23. — № 6. — С. 1003-1010.
3. Седова Г.П., Коваленко И.Л. К вопросу о стабильности НДМГ в подзолистой супесчаной почве // БРТ ^ТМ23-3976.
4. Рослик А.В., Орлова Е.И. Миграция НДМГ в почвах и подстилающих породах // БРТ ™2б-1977.
5. Протокол совместных заседаний Казахстанской и Российской Правительственных комиссий по аварийному пуску 10.07.99 г. и 27.10.99 г. ракеты-носителя «Протон» с космодрома «Байконур».
6. Никитин А.И. Факторы среды и репродуктивная система человека // Морфология. — 1998. — Т. 114. — № 6. —С. 7-15.
7. Каган С.А. Патология сперматогенеза. — Л.: Медицина, 1969. — 203 с.
8. Bujan L. Environnement et spermatogenese // Contracept Fertil Sex. — 1998. — 26(1). — Р. 39-48.
9. Молнар Е. Общая сперматология. — Будапешт, 1969. — 270 с.
10. ДжарбусыновБ.У. Мужское бесплодие. — Алма-Аты: Казахстан, 1991. — 196 с.
11. Капанадзе Р.Б. О резистентности сперматозоидов спермы мужчин, состоящих в бездетном браке // Урология и нев­рология. — 1972. — № 5. — С. 49-51.
12. КунинМ.А. Бесплодие в браке // Вопросы сперматологии. — М.: Медицина, 1973. — 232 с.
13. Юнда И.Ф., Аверина Н.Л. Морфологические изменения сперматозоидов и особенности антропогенной функции у больных бесплодием // Урология. — Киев, 1973. — Вып. 7. — С. 167-171.
14. De KretserМ., Loveland K.L., Meinhardt A. et al. Spermatogenesis // Hum Reprod. — 1998. — Vol. 13. — Р. 1-8.
15. Courot M. Hormonal regulation of male reproduction (with reterance to infertility in man) // — 1976. — Vol. 8. — P. 187-193.