Семенченко¹,

В.Н. Анисимов¹

ВЛИЯНИЕ СВЕТОВОГО РЕЖИМА И МЕЛАТОНИНА НА ГОМЕОСТАЗ, ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ И РАЗВИТИЕ СПОНТАННЫХ ОПУХОЛЕЙ У САМОК КРЫС*

¹ Нии онкологии им. проф. Н.Н. Петрова росмедтехнологий, 197758, Санкт-Петербург, Песочный-2, ул. Ленинградская, 68;

эл. почта: aging@mail.ru

Исследовали влияние различных световых режимов: стандартного режима освещения - 12 часов свет / 12 часов темнота, естественного освещения северо-за­пада России и постоянного освещения на показате­ли гомеостаза, продолжительность жизни и развитие спонтанных опухолей у самок крыс. Обнаружено, что содержание животных в условиях естественного или постоянного освещения ведет к ускоренному старению организма, сокращению средней (на 13,5% и 25,5% соответственно) и максимальной продолжительности жизни (на 9 и 7 месяцев, соответственно) и сущест­венно более быстрому развитию спонтанных опухолей по сравнению с животными, находящимися в условиях стандартного светового режима. Введение мелатонина с питьевой водой (10 мг/л) в ночные часы предотвра­щало неблагоприятный эффект естественного режима освещения на гомеостаз, продолжительность жизни и развитие опухолей. Мелатонин также угнетал развитие спонтанных опухолей, прежде всего, молочной железы и матки, в группе крыс, содержавшихся при постоянном освещении.

Ключевые слова: световой режим, мелатонин, го-меостаз, продолжительность жизни, спонтанные опу­холи, крысы-самки.

Воздействие на человека света в ночное время (час­то называемое световым загрязнением) стало частью современного образа жизни и рассматривается как один из ведущих экологических факторов, приводящих к на­рушению гомеостаза и ускоренному развитию ряда ас­социированных с возрастом заболеваний [1, 12, 16, 24, 25, 27, 28]. Содержание лабораторных животных (пло­довых мух, крыс и мышей) в условиях постоянного (24 часа в сутки) освещения сопровождается уменьшением продолжительности жизни, а у грызунов - и увеличе­нием частоты развития пролиферативных процессов и спонтанных новообразований [1, 11-13, 16, 18, 20, 28]. Есть основания полагать, что неблагоприятный эф­фект постоянного освещения связан с его угнетающим действием на ночной уровень в крови гормона эпифиза мелатонина [1, 16, 18, 20, 27, 28]. С другой стороны, в ряде работ показана способность мелатонина норма­лизовать гомеостаз, увеличивать продолжительность жизни животных и угнетать рост спонтанных и инду­цированных химическими канцерогенами опухолей [12,

18-20, 26].

Результаты наблюдения некоренного населения, проживающего в высоких широтах, характеризующихся длительным периодом «белых ночей» в весенне-летний и длительной полярной ночью в осенне-зимний период, демонстрируют наличие признаков ускоренного старе­ния и увеличение частоты развития ассоциированных с возрастом заболеваний [2, 15]. Однако научно обосно­ванные рекомендации по предупреждению этой патоло­гии практически отсутствуют.

В настоящей работе впервые представлены данные о влиянии экзогенного мелатонина на некоторые пока­затели гомеостаза, продолжительность жизни и разви­тие спонтанных опухолей у самок крыс, содержавшихся в условиях естественного режима освещения северо-запада России (г. Петрозаводск) и постоянного осве­щения, в сравнении с животными, которые находились в условиях стандартного светового режима (12 часов свет / 12 часов темнота).

Материалы и методы

опыты проведены на 300 самках крыс Лио [17], поддерживаемых в виварии Петрозаводского госу­дарственного университета, родившихся в начале мая 2003 г. В возрасте 25 дней животные были разде­лены в случайном порядке на 3 группы и содержались в различных световых режимах. Первая группа крыс находилась в условиях фиксированного стандартно­го чередующегося режима освещения (12 ч свет /12 ч темнота; LD) - освещенность 750 лк на уровне кле­ток. Вторая группа животных находилась в условиях

* работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента рФ НШ-5054-2006.4, грантов рФФи (№07-04-00546; №05-04-97525) и рГНФ (№07-06-42602а/С).

40

УСПЕХи геронтологии • 2007 • Т. 20, № 4

естественного освещения (NL) [3]. При данном режи­ме освещенность определялась сезоном года: зимой минимальная продолжительность дня составляла 4,5 ч, а летом продолжительность светового дня дости­гала 24 ч («белые ночи»). освещенность в помещении менялась в течение суток (на уровне клеток в утрен­ние часы 50-200 лк, днем - до 1000 лк в ясный день и 500 лк в пасмурный день, к вечеру - от 150 до 500 лк). Третья группа крыс содержалась при круглосуточном постоянном (LL) освещении люминесцентными лам­пами (750 лк на уровне клеток).

Животные содержались в стандартных пластмас­совых клетках при температуре 21-23 °C. они получа­ли сбалансированный гранулированный корм и пить­евую воду без ограничения. В возрасте 4 мес крысы каждой группы были рандомизированно разделены на две подгруппы, одной из которых, начиная с этого возраста и до конца жизни, 5 раз в неделю в ночные часы давали мелатонин (Sigma, CIF) с питьевой водой в дозе 10 мг/л. По данным литературы, мелатонин оказывал геропротекторный эффект при введении с питьевой водой в ночные часы в диапазоне доз от 2 до 20 мг/л [1, 12, 19]. Мелатонин растворяли в несколь­ких каплях 96% этанола и разводили до нужной кон­центрации водопроводной водой. работа выполнена с соблюдением принципов Хельсинкской декларации о гуманном отношении к животным.

Для оценки гомеостаза у животных в 3-, 6-, 12-, 18- и 24-месячном возрасте брали кровь, центри­фугировали ее и получали сыворотку для проведе­ния биохимических исследований. При помощи им-муноферментного метода определяли содержание свободного трийодтиронина, свободного тироксина и тиреотропного гормона (наборы «Immulite»), С-пептида и пролактина (наборы «Биохиммак») ; эн-зиматическим методом - содержание глю козы; турбидиметрическим методом по Burstein и Samaill - концентрацию бета-липопротеидов; биуретовым ме­тодом - содержание общего белка (наборы «ольвекс Диагностикум»), энзиматическим колориметричес­ким методом - содержание холестерина (наборы «Vital Diagnostics SPb»). определение содержания креатинина производилось с помощью набора реак­тивов «ольвекс Диагностикум» (СПб) на основе реак­ции Яффе с депротеинизацией; определение мочеви­ны - с помощью набора химических реактивов НПФ «Абрис+» (СПб) по цветной реакции с диацетилмоно-оксимом; определение концентраций ионов натрия и калия - ионоселективным методом на иономере ЭЦ-59 (россия) [10]. Суммарную динамику изменений изучаемых показателей оценивали по коэффициенту стабильности гомеостаза (КСГ), который представля­ет собой отношение общего числа биохимических и эндокринологических показателей, соответствующих значениям у зрелых крыс в возрасте 3 мес, к общему числу изучаемых показателей [14]. Для расчетов ис­пользовалось 13 показателей.

За животными наблюдали до их естественной смерти. Всех погибших по ходу опыта крыс вскрыва­ли. Выявленные новообразования классифицировали согласно рекомендациям Международного агентства по изучению рака (МАир) как «фатальные» (явивши­еся непосредственной причиной смерти) или «слу­чайные» (в тех наблюдениях, когда животное погибло по другим причинам) [22]. Наряду с исследованием макроскопических изменений во внутренних органах, проводили также микроскопическое исследование гонад, надпочечников, головного мозга, печени, а также тех органов и тканей, в которых были выявлены макроскопические изменения с подозрением на опу­холевый процесс. В протоколе вскрытия отмечались локализация, размеры, консистенция, границы, цвет и внешний вид опухоли на разрезе. Гистологические срезы толщиной 5-7 мкм окрашивали гематоксилином и эозином и изучали микроскопически. Выявленные новообразования классифицировали согласно реко­мендациям МАир [30].

При статистической обработке результатов опы­тов использовали методы вариационной статистики с использованием пакетов статистических программ STATGRAPH, STATISTICA (5.5) и STADIA. Достоверность различий оценивали по критериям t Стьюдента, х², Вилкоксона-Манна-Уитни и точному методу Фишера, а также P-value, рекомендованного МАир [8, 22].

При анализе скорости старения параметры модели Гомперца определяли по реальным данным, исполь­зуя метод максимального правдоподобия в приложе­нии для Гауссовских статистических систем [23]. При расчете кинетических параметров популяционного старения использовали модель Гомперца для функ­ции выживания:

S( x) = exp^ -^в[ехр(ах) -1]

а

где параметры а и р связаны с популяционной скоро­стью старения и начальной силой смертности, соот­ветственно. Параметр а часто характеризуется также величиной времени удвоения силы смертности (mor­tality rate doubling time, MRDT), рассчитываемой как И2)/а. Доверительные интервалы для показателей скорости старения рассчитывали, используя log-по-добные функции [21].

Результаты и обсуждение

Как можно видеть на рис. 1, А, величина коэффи­циента стабильности гомеостаза с возрастом снижа­лась во всех группах, причем наиболее существенным это снижение было в группах крыс, содержавшихся при постоянном освещении (LL). В возрасте 24 мес у крыс в этой группе КСГ был достоверно ниже, чем во всех остальных группах

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35