Геропротекторный эффект МЛТ тесно связан как со снижением возрастной патологии, так и с антиканцерогенными и противоопухолевыми свойствами препарата. В нашей работе у крыс, получающих МЛТ, наблюдалось снижение повышенного уровня пролактина в крови. Имеется ряд работ, указывающих на связь повышенного уровня пролактина с риском возникновения опухолей МЖ и частотой развития лейдигом [Пивоварова С.В. и др., 2001; Щепотин И.Б. и др., 2007]. В этом случае становится понятно, что снижение МЛТ повышенного содержания пролактина у крыс в условиях NL и LL освещений оказывает профилактирующее действие на частоту развития этих опухолей. В эксперименте установлено, что МЛТ тормозит развитие новообразований МЖ, карцином толстой кишки, плоскоклеточного рака шейки матки и влагалища, аденокарцином эндометрия [Anisimov V.N. et al., 1997; Deerberg F. et al., 1997; Anisimov V.N., 2001]. В наших исследованиях применение МЛТ оказывало угнетающее действие на спонтанный канцерогенез у крыс в условиях LD и LL режимах, а так же у самок в условиях NL Карелии (табл. 6, 7).
Есть основания предполагать, что основную роль в геропротекторном действии МЛТ играют его свойства антиоксиданта, влияние на механизмы нейроэндокринной регуляции, апоптоз и пролиферативную активность тканей, а также иммуномодулирующий эффект [Reiter R.J., 2004]. Геропротекторный эффект МЛТ в наших исследованиях особенно четко проявлялся в условиях LL, что говорит о функциональном дефиците этого гормона при LL освещении. В NL условиях МЛТ оказывал влияние на продолжительность жизни самок, увеличивая различные интегральные показатели старения, а в LD условиях - на продолжительность жизни самцов (рис. 6-8; табл. 6, 7).
Влияние ЭПТ в различных световых режимах на показатели гомеостаза, биомаркеры старения, продолжительность жизни и развитие спонтанных опухолей у крыс в процессе онтогенеза нельзя назвать однозначными (табл. 5). Изменение большинства показателей под влиянием ЭПТ указывает на его благоприятное действие на показатели гомеостаза, биомаркеры старения, продолжительность жизни и спонтанный канцерогенез, особенно в условиях нарушенного фотопериодизма, когда создается функциональный дефицит эндогенного МЛТ. У крыс, получающих ЭПТ, в LD режиме по сравнению с контролем наблюдались снижение в крови повышенного уровня глюкозы, холестерина, бета-липопротеидов, мочевины, креатинина, натрия, ТТГ; в печени отмечалось снижение содержания белка; в почках - СОД; в скелетной мышце - СОД и белка. Кроме этого крысы реже болели такими заболеваниями, как пневмонии, кератиты, конъюнктивиты, риниты и отиты. Параллельно отмечалось повышение в крови общего белка, калия, С-пептида, тироксина; в печени - каталазы; в сердце - СОД и белка. КСГ так же был выше, чем у контрольных крыс. У самцов, получающих ЭПТ в LD режиме, наблюдалось повышение когнитивной функции, динамической и статической выносливости, массы тела, прироста массы тела, диуреза, удлинялась фаза стабильного рост и предстарческий период, наступление старческого периода затягивалось, увеличивались различные параметры продолжительности жизни (рис. 9; табл. 7). Под действием ЭПТ происходило снижение двигательной активности, психоэмоциональных проявлений, развития спонтанного онкогенеза. В моче снижалось повышенное содержание глюкозы и кетонов. Эти изменения выявлялись в более позднем возрасте по сравнению с контролем. У самок, получающих ЭПТ в LD режиме, наблюдалось снижение абсолютных значений массы и прироста массы тела, спонтанного онкогенеза (табл. 6), замедлялось старение эстральной функции.
Рис. 9. Влияние светового режима и эпиталона на кривые выживаемости самок (А) и самцов (Б) крыс, содержавшихся в стандартном режиме освещения (LD).
В NL режиме по сравнению с группой контроля применение ЭПТ приводило к снижению уровня глюкозы, холестерина, бета-липопротеидов, мочевины, креатинина, натрия, пролактина, С-пептида в крови. Эти крысы реже заболевали пневмониями, ринитами, отитами, кератитами, конъюнктивитами, инфекциями ЖКТ и мочевыводящих путей. Не было зафиксировано ни одного случая возникновения катаракты у этих особей. В почках наблюдалось снижение уровня каталазы, СОД, белка; в сердце - содержание каталазы. Применение ЭПТ приводило у крыс к повышению КСГ за счет повышения в крови общего белка, калия, ТТГ, трийодтиронина; в печени повышалось содержание СОД; в сердце - СОД; в скелетной мышце - содержание каталазы. В NL освещении у самцов назначение ЭПТ приводило к снижению массы тела, локомоторной активности, психоэмоциональных проявлений и спонтанного онкогенеза; к увеличению прироста массы тела, активности АОС в сердце; диуреза, когнитивных функций, динамической и статической выносливости, продолжительности жизни, удлинению фазы стабильного роста, предстарческого периода, к замедлению наступления старческого периода (рис. 10). В моче крыс-самцов, получающих ЭПТ, глюкоза и кетоны обнаруживались в меньших количествах и у меньшего количества крыс, чем у контрольной группы, кроме этого превышение в моче допустимых значений глюкозы и кетонов наблюдались в более старшей возрастной группе. У самок в режиме NL, получающих ЭПТ, наблюдалось увеличение массы тела и продолжительности жизни; снижение прироста массы тела, спонтанного онкогенеза, замедлялось старение эстральной функции.
Рис. 10. Влияние светового режима и эпиталона на кривые выживаемости самок (А) и самцов (В) крыс, содержавшихся в естественном режиме освещения Карелии (NL).
В условиях LL у крыс под действием ЭПТ происходило увеличение КСГ и продолжительности жизни (рис. 11), в крови - содержания общего белка, калия, тироксина, трийодтиронина; в печени - общей активности АОС, содержания каталазы; в почках - общей активности антиоксидантной АОС, каталазы, СОД; в скелетной мышце - содержание каталазы. Наблюдалось снижение спонтанного онкогенеза, заболеваемости пневмониями, кератитами, ринитами, отитами, конъюнктивитами, катарактами, инфекциями ЖКТ и мочевыделительной системы, в крови снижался уровень глюкозы, холестерина, бета-липопротеидов, мочевины, креатинина, натрия, пролактина, С-пептида, в сердце - уровень каталазы, в сердечной мышце - уровень СОД и белка. У самцов, получающих ЭПТ, в режиме LL увеличивались масса тела, продолжительность предстарческого периода, наступление старческого периода, диурез, когнитивная функция, динамическая и статическая выносливость; уменьшались прирост массы тела, двигательная активность, психоэмоциональные проявления. В моче снижалось патологически повышенное содержание глюкозы и кетонов. Эти изменения выявлялись в более позднем возрасте по сравнению с контролем. У самок, получающих ЭПТ, в режиме LL уменьшались масса тела и прирост массы тела; замедлялось старение эстральной функции.
Рис. 11. Влияние светового режима и эпиталона на кривые выживаемости самок (А) и самцов (Г) крыс, содержавшихся в постоянном режиме освещения (LL).
Наши наблюдения свидетельствуют о высокой биологической активности эпиталона, применение которого позволило сохранить основные физиологические функции и приводило к замедлению процесса старения. В наших и в других исследованиях [Попович И.Г., 2004] многие эффекты ЭПТ и МЛТ у мышей и крыс совпадали по направленности: снижались двигательная активность, длительность эстральных циклов, свободнорадикальные процессы, замедлись возрастные нарушения эстральной функции, не менялось поглощение корма, увеличивалась интегральная оценка эффективности антиоксидантной защиты у мышей, мух и крыс [Коркушко О.В. и др., 2006].
В нашей работе изменения АОС под влиянием ЭПТ зависели от светового режима, возраста животных и от органа, в котором АОС определялась. Так в печени ЭПТ усиливал работу АОС у старых крыс, но в разных режимах оказывал различное действие на АОФ или на результаты ХМЛ, в почках ЭПТ был наиболее активен в условиях LL, в сердце - в условиях LD, а в скелетных мышцах - в условиях NL.
У старых самцов отмечалось положительное влияние на статическую и динамическую выносливость: увеличивалось время заплыва и подвешивания на сетке, то время как у молодых крыс такого влияния препарата не отмечалось. Действие ЭПТ на массу тела лабораторных животных неоднозначно, у мышей одних линий ЭПТ увеличивал массу тела, у других - не оказывал какого-либо значимого влияния [Попович И.Г., 2004]. В наших исследованиях действие на вес самцов и самок было разнонаправленным, если у самцов в режимах LD и LL ЭПТ повышал массу тела, то у самок - понижал, и наоборот. Более объективным является показатель прироста массы тела, поскольку между этим показателем и продолжительностью жизни некоторые авторы устанавливают функциональную связь [Фролькис В.В., Мурадян Х.К., 1988]. Разнонаправленное изменение веса тела с возрастом можно объяснить большим числом доброкачественных опухолей МЖ, которые наблюдались у самок. Поскольку ЭПТ снижал число опухолей, то естественно средний вес крыс-самок так же уменьшался. Изменение функциональных периодов развития в сторону замедления наступления старческого периода за счет удлинения фазы стабильного роста и предстарческого периода характерно для крыс в любом световом режиме, что указывает на геропротекторный эффект препарата.
У ЭПТ проявлялось небольшое диуретическое действие у старых крыс, у которых был снижены нормальные цифры диуреза в двухлетнем возрасте. Изменения биохимического состава мочи и крови указывают на благоприятное действие ЭПТ на различные функциональные системы организма. О чем свидетельствует повышение КСГ во всех световых режимах у крыс, получающих ЭПТ. Улучшение умственной и физической деятельности у старых крыс, получающих ЭПТ, в любом световом режиме сопровождалось снижением локомоторной активности, агрессивности и тревожности, что в свою очередь способствовало улучшению когнитивных функций и выносливости. В наших исследованиях влияние ЭПТ на иммунную систему можно расценивать как иммуномодулирующее, учитывая влияние на динамику заболеваний воспалительного и инфекционного характера. Снижение количества крыс с диагностированной катарактой, говорит о профилактическом действии ЭПТ на появление этого заболевания.
ЭПТ уменьшал развитие спонтанных новообразований, их множественность во всех исследуемых световых режимах, что согласуется с данными литературы о антиканцерогенном действии ЭПТ [Коркушко О.В. и др., 2006]. Установлено точное специфическое влияние ЭПТ на экспрессию генов [Анисимов С.В. и др., 2003]. В результате у крыс увеличивалась СПЖ и МПЖ, продолжительность жизни последних 10% крыс, причем данный эффект был наиболее значимым в условиях нарушенного фотопериодизма (табл. 6, 7). Таким образом, в условиях нарушенного фотопериодизма, когда возникает функциональная блокада выработки МЛТ, ЭПТ наиболее эффективен, так как в результате стимуляции секреции МЛТ восстанавливаются нарушенные функции организма. Геропротекторный эффект ЭПТ не ограничивается только стимулирующим воздействием на пинеальную железу. Установлено, что ЭПТ индуцирует теломеразную активность и элонгацию теломер в соматических клетках человека, усиливает эндокринную функцию тимуса и влияет на возрастные изменения цирканнуальных ритмов функционального состояния тимуса, иммунной системы и коры надпочечников у мышей, приближая их таковым у взрослых животных [Лабунец И.Ф. и др., 2003].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Представленные в нашей работе данные свидетельствуют о выраженных различиях в функции пинеальной железы при старении в разных световых режимах. При старении, как и при угнетении функции эпифиза постоянным освещением, продукция МЛТ снижается. Развивающийся при этом дефицит МЛТ играет важную роль в развитии процессов старения, возрастной патологии и новообразований. Нормализация уровня МЛТ и циркадианного ритма его секреции у стареющих организмов представляет собой один из важнейших подходов в лечении и профилактике возрастных заболеваний и рака, а так же геропротекции. Заместительная терапия МЛТ требует дальнейшего уточнения схем и доз применения в зависимости от причины, вызвавшей недостаток этого гормона, как, например, в случае преждевременного старения у лиц, проживающих в северных районах России или работающих при инвертированном освещении. Пинеальный синтетический пептид ЭПТ представляет собой перспективное средство для стимуляции эндогенной секреции МЛТ при старении у человека. Комплексная оценка длительного применения МЛТ и ЭПТ, с целью профилактики возрастной патологии, уменьшения процессов старения и развития новообразований возможна при применении адекватной экспериментальной модели. Такой моделью могут являться крысы, поскольку у этих животных секреция МЛТ имеет такой же циркадианный ритм, как и у человека, и претерпевает такое же выраженное снижение в процессе старения. Продольный метод исследования, который был применен нами, является наиболее адекватным, поскольку подразумевает наблюдение за одними и теми же животными в течение длительного периода от юности до старости и смерти. Такой подход позволяет корректно сравнивать скорость старения в разных экспериментальных группах. Постоянное введение МЛТ и ЭПТ в нашем исследовании позволило оценить безопасность их применения. Существенным модифицирующим фактором старения и канцерогенеза является нарушение нормального чередования света и темноты, приводящее к десинхронизации циркадианных ритмов организма. Воздействие света в ночное время можно рассматривать как один из экологических факторов, приводящих к нарушению гомеостаза и ускоренному развитию ряда ассоциированных с возрастом заболеваний. Результаты наших исследований позволяют обосновать принципиально важное положение о том, что десинхроноз эпифиза, обусловленный световым загрязнением, проявляется признаками ускоренного старения и увеличением частоты возникновения ассоциированных с возрастом заболеваний, включая новообразования. Эффективными средствами замедления старения, особенно преждевременного, и связанных с ним возрастных болезней могут быть МЛТ и ЭПТ, способные угнетать свободно радикальные процессы и компенсировать или стимулировать выработку гормонов эпифиза.
1. В процессе старения у крыс обоего пола, длительно находящихся в условиях постоянного или естественного режимов освещения Карелии, по сравнению с животными, содержащимися в условиях стандартного светового режима, наблюдались более раннее половое созревание и выключение репродуктивной функции, развивались более ранние и выраженные гормонально-метаболические нарушения в виде абдоминального ожирения, гипербеталипопротеинемии, гиперинсулинемии, гиперхолестеринемии, гипергликемии и глюкозурии, сходные с метаболическим синдромом или синдром инсулинорезистентности человека, тогда как в условиях световой депривации отмечалось замедление указанных процессов.
2. С возрастом у крыс наблюдалось постепенное уменьшение уровня генерации активных форм кислорода с параллельным, но асинхронным снижением антиоксидантной активности тканей. Постоянное и естественное освещение Карелии ускоряли эти возрастные изменения, тогда как постоянная темнота практически не оказывала влияния на антиоксидантную систему крыс.
3. Содержание самцов и самок крыс в условиях постоянного или естественного освещения Карелии сопровождалось более ранним развитием доброкачественных и злокачественных новообразований, прежде всего в органах репродуктивной системы, а также различных воспалительных и иных патологических процессов, по сравнению с контрольными особями, содержащимися в условиях стандартного светового режима, тогда как световая депривация препятствовала их развитию.
4. У самцов в условиях постоянного или естественного освещения Карелии наблюдалось повышение двигательной активности и психоэмоциональных проявлений; снижение когнитивных функций и физической работоспособности, по сравнению с животными, находившимися в условиях стандартного освещения, в то время как в условиях световой депривации отмечалось повышение динамической выносливости.
5. С возрастом, как у самцов, так и у самок крыс в условиях постоянного и естественного освещения Карелии наблюдалось более значимое снижение коэффициента стабильности гомеостаза по сравнению с особями, находившимися в условиях стандартного освещения и, следовательно, более быстрое старение.
6. У самок крыс в условиях постоянного и естественного освещения Карелии отмечалось снижение средней и максимальной продолжительности жизни, уменьшение средней продолжительности жизни последних 10% крыс. В условиях естественного освещения Карелии популяционная скорость старения у самок также увеличивалась в 2,1 раза по сравнению с контрольными особями, и уменьшалось время удвоения силы смертности. У самцов в условиях постоянного и естественного освещения Карелии укорачивались фазы прогрессивного и стабильного роста, и отмечалось раннее наступление старческого периода. Световая депривация, напротив, способствовала замедлению возрастного снижения коэффициента стабильности гомеостаза, увеличивала фазу стабильного роста и продолжительность жизни.