Автореферат: Влияние светового режима, мелатонина и эпиталона на биомаркеры старения, возрастную патологию и продолжительность жизни

Таблица 1 - Суммарная оценка влияния различных световых режимов на показатели гомеостаза, биомаркеры старения, продолжительность жизни и развитие спонтанных опухолей у самцов и самок крыс в процессе онтогенеза

Примечания. ^ - увеличение эффекта ; v - снижение эффекта = - нет влияния.

У самцов в LL режиме сокращались прогрессивный и стабильный рост и предстарческий период наступал раньше (рис. 1). Эти данные согласуются с коэффициентом стабильности гомеостаза, рассчитанным для этой группы крыс (рис. 2), а также с количеством потребления воды крысами самцами и суммарным временем удержания на горизонтальном экране-сетке. Снижение потребления воды крысами и суммарного времени удержания начиналось с возраста 12 месяцев, что соответствует окончанию фазы стабильного роста. Повышенная тревожность крыс в этом режиме также рассматривалась как проявление старения [Маркова Е.В. и др., 2005]. Гормональный дефицит МЛТ, провоцируемый LL освещением, способствовал развитию такой распространенной формы возрастной патологии, как нарушение когнитивной деятельности мозга. Снижение физической работоспособности наступало гораздо раньше, чем у крыс в режиме LD: с 12 месяца - снижение суммарного времени удержания, с 16 месяца - латентного времени удержания и с 18 месяца - продолжительности плавания. Параллельно в скелетных мышцах наблюдалось угнетение АОС, снижение содержания белка, что и обуславливало снижение физической работоспособности.

Таблица 2 - Распределение самцов крыс по массе тела в исследуемых группах

Примечания. * p<0,01; 1 р<0,05 - различия с показателем контрольной группы в LD режиме достоверны; а p<0,01 - различия с показателем контрольной группы в данном световом режиме достоверны (метод ч2)

Рис. 1. Продолжительность периодов постнатальной жизни самцов крыс в различных режимах освещения.

Примечания. Стандартное освещение - LD; постоянное освещение - LL; естественное освещение - NL; световая депривация - DD.

Ускорение возрастного изменения эстральной функции под влиянием LL выражалось в увеличении средней продолжительности овариального цикла, нарушением соотношения регулярных и иррегулярных эстральных циклов, увеличением частоты длинных эстральных циклов. У крыс этой группы наблюдался персистирующий эструс, псевдобеременность и анэструс. Повышение уровня пролактина в сыворотке крови у крыс в условиях LL подтверждается данными о связи гиперпролактинемии, нарушении репродуктивной функции и развитии климактерических дисфункций [Пивоварова С.В. и др., 2001; Романцова Т.И. и др., 2001]. О нарушении функции щитовидной железы в условиях LL можно судить по изменению уровня тироксина и ТТГ в крови.

Рис. 2. Динамика коэффициента стабильности гомеостаза у самок (А) и самцов (Б) крыс в различных режимах освещения.

Примечания. Стандартное освещение - LD; постоянное освещение - LL; естественное освещение - NL; световая депривация - DD. ^ р<0,05 - различие с показателем в группе LD в соответствующем месяце достоверны; * р<0,05 - различие с показателем в трехмесячном возрасте достоверны (критерий Уилкоксона-Манна-Уитни).

Известно, что циркадианный ритм мочеобразования проявляется в том, что диурез и экскреция ряда ионов выше днем, чем ночью. При этом показано значение эпифиза в организации ритма данной физиологической функции организма [Гуткина О.Г., Наточин Ю.В., 2005]. Снижение диуреза у самцов с 15-месячного возраста, появление инфекций мочевыделительной системы и патологических сдвигов в биохимическом анализе крови указывало на более раннее возникновение нарушений водно-солевого обмена и функции почек по сравнению с режимом LD. В самих почках отмечено снижение активности АОС, что указывает на более яркое развитие процессов старения в органе. Почки являются наиболее чувствительным к действию серотонина органом, предполагая, что в условиях LL наблюдается повышенное выделение серотонина и сниженное - МЛТ, можно объяснить подобные изменения в мочевыделительной системе [Анисимов В.Н., 2003].

Анализ полученных данных указывает на неблагоприятное влияние LL освещения на показатели липидного и углеводного обменов, что согласуется с результатами ряда исследований о связи эпифиза с эндокринной регуляцией обменных процессов [Комаров Ф.И. и др., 2004; Turek F.W. et al., 2005]. Абдоминальное ожирение, гиперхолестеринемия, гипергликемия, гипербеталипопротеинемия, гиперинсулинемия и глюкозурия, обнаруживаемые у крыс, позволяют сделать вывод о наличии синдрома инсулинорезистентности (метаболического синдрома) у этих животных.

Рис. 3. Влияние светового режима на кривые выживаемости у самок (А) и самцов (Б) крыс.

Примечания. Стандартное освещение - LD; постоянное освещение - LL; естественное освещение - NL; световая депривация - DD.

В LL режиме происходило снижение иммунной защиты организма, подтверждаемое подверженностью крыс инфекционным заболеваниям. СПЖ и МПЖ были меньше у самок этой группы, а частота развития спонтанных новообразований повышена у крыс обоего пола (рис. 3, 4, 5; табл. 3, 4).

Наши наблюдения совпадают с многочисленными экспериментальными исследованиям, изучающими воздействие света ночью на спонтанный канцерогенез [Лазарев Н.И. и др., 1976; Deerberg F. et al., 1997; Baturin D.A. et al., 2001; Anisimov V.N. et al., 2004]. Данные литературы свидетельствуют о важной роли эпифиза в развитии рака МЖ - эпифизэктомия или содержание при LL освещении стимулирует развитие рака МЖ [Анисимов В.Н. и др., 2003]. Имеются работы, отмечающие роль повышенного содержания пролактина в патологии МЖ и яичка (лейдигомы) [Коркушко О.В. и др., 2006; Щепотин И.Б. и др., 2007] или отмечающие роль эндогенного серотонина, уровень которого возможно повышен в условиях LL освещения, в развитии онкопатологии [Анисимов В.Н. и др., 2003].

Рис. 4. Влияние светового режима на динамику возникновения опухолей у самок (А) и самцов (Б) крыс.

Примечания. Стандартное освещение - LD; постоянное освещение - LL; естественное освещение - NL; световая депривация - DD.

У крыс (табл. 1), находящихся в условиях NL, наблюдались снижение прироста массы тела, увеличение количества потребляемого корма и времени полового созревания, повышенная заболеваемость пневмонией, конъюнктивитами, кератитами, ринитами, отитами катарактой, инфекциями мочевыделительной системы и ЖКТ; повышен спонтанный канцерогенез; в крови был повышен уровень пролактина, С-пептида, тироксина, глюкозы, холестерина, бета-липопротеидов, мочевины и креатинина с одновременным снижением содержания общего белка, ТТГ, трийодтиронина и КСГ; в печени снижена активность каталазы и АОС в целом. В почках снижено содержание СОД, повышено содержание каталазы. В сердце снижена активность АОС, содержание белка. В скелетной мышце снижена активность АОС, каталазы, СОД, белка. У самок наблюдалось снижение веса, ускоренное старение эстральной функции, снижение продолжительности жизни. У самцов имело место повышение массы тела, удлинение фазы прогрессивного роста и предстарческого периода, укорочение фазы стабильного роста и более раннее наступление старческого периода; снижение диуреза, укорочение времени появления и увеличение количества глюкозы и кетонов в моче; повышение двигательной активности и психоэмоционального поведения, снижение умственной и физической работоспособности.

Самцы в режиме NL весили достоверно больше в возрасте 3 месяцев по сравнению с особями в условиях LD, их вес соответствовал весу самцов в режиме LL. Возраста 3 месяцев крысы достигали в июле, то есть период полового созревания приходился на период «белых ночей», когда продолжительность светового дня практически совпадала с LL режимом. Поэтому время полового созревания сокращалось и соответствовало времени полового созревания животных в режиме LL. Вес у самцов в этом световом режиме был наибольшим, также как количество особей имеющих абдоминальное ожирение (табл. 2), что соответствовало параметрам, полученным в режиме LL. Удлинение фазы прогрессивного роста связано с тем, что по мере взросления крыс уменьшалась продолжительность светового дня (с 24 часов в июне до 4,5 часов в декабре) и окончание этого периода пришлось на январь.

Таким образом, продолжительность фотопериода приближалась к условиям DD, поэтому длительность фазы прогрессивного роста в NL и DD режимах совпадает. Фаза стабильного роста была укорочена, так как в данном случае она пришлась на весну и продолжительность фотопериода приближалась к условиям LL, что в результате привело более раннему наступлению старческого периода (рис. 1).

Рис. 5. Влияние светового режима на динамику возникновения злокачественных опухолей у самок (А) и самцов (Б) крыс.

Примечания. Стандартное освещение - LD; постоянное освещение - LL; естественное освещение - NL; световая депривация - DD.

Регрессионный анализ показал достоверность влияния продолжительности светового дня в NL режиме на потребление корма самками и самцами крыс (в остальных световых режимах зависимость не обнаружена). Физиологические показатели (возрастное снижение диуреза, потребления воды, суммарного времени удержания) совпадали с окончание фазы стабильного роста у крыс-самцов. Таким образом, повышенная освещенность в первые месяцы жизни животных в условиях NL Карелии ускоряла рост организма, а снижение освещенности в осенне-зимний период способствовало замедлению роста. Волнообразный характер изменений двигательной активности, психоэмоциональных проявлений и поведения самцов отражал изменение продолжительности светового дня в течение годового цикла. Особенно чувствительной к изменениям освещенности оказалась реакция груминга - наблюдалась криволинейная регрессия между количеством умывающихся крыс, числом актов груминга и продолжительностью дня. Кроме этого, была найдена зависимость уровня пролактина от продолжительности светового дня. Для самцов было характерно развитие метаболического синдрома, на что указывают изменения жироуглеводного обмена и обнаружение абдоминального ожирения у крыс (табл. 2).