Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Петрозаводский государственный университет»
(ПетрГУ)
На правах рукописи
МАТВЕЕВА
Юлия Павловна
ВЛИЯНИЕ ГОДОВОГО ЦИКЛА ФОТОПЕРИОДИЗМА
НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗРАСТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ ЛАБОРАТОРНЫХ КРЫС
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СЕЗОНА РОЖДЕНИЯ
03.02.08 – экология
03.03.01 – физиология
Диссертация
на соискание ученой степени кандидата
биологических наук
Научный руководитель:
доктор медицинских наук, профессор
Виноградова Ирина Анатольевна
Петрозаводск – 2015
2
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ...................................................... 4
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Факторы, влияющие на состояние здоровья и заболеваемость человека
на Севере........................................................................................................ 13
1.2. Роль эпифиза в регуляции суточных и сезонных биоритмов .................. 26
1.3. Параметры выбора биологических возрастных маркеров старения ....... 37
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Животные ................................................................................................ 48
2.2. Схема эксперимента ................................................................................ 49
2.3. Методы изучения параметров гомеостаза ............................................... 52
2.3.1. Физиологические (неинвазивные) методы исследования
2.3.1.1. Методика определения скорости полового созревания ........... 52
2.3.1.2. Методика определения массы тела .......................................... 52
2.3.1.3. Методика определения потребления корма ............................. 53
2.3.1.4. Методика определения эстральной функции........................... 53
2.3.1.5. Методика определения ректальной температуры тела ............ 55
2.3.1.6. Методика определения диуреза и потребления воды .............. 55
2.3.1.7. Методика определения анализа мочи ...................................... 56
2.3.2. Биохимические методы исследования крови
2.3.2.1. Методика определения уровня глюкозы в крови ..................... 57
2.3.3 Патоморфологические методы исследования................................. 57
2.3.4. Методика оценки продолжительности жизни ............................... 58
2.4. Статистическая обработка результатов исследования ............................ 58
Глава
3.
РЕЗУЛЬТАТЫ
СОБСТВЕННЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Влияние годового цикла фотопериодизма на физиологические возрастные
параметры в зависимости от сезона рождения крыс...................................... 59
3
3.2. Влияние годового цикла фотопериодизма на возрастную патологию
в зависимости от сезона рождения крыс ........................................................ 94
3.3. Влияние годового цикла фотопериодизма на продолжительность жизни
крыс в зависимости от сезона рождения ........................................................ 109
ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................................ 114
ВЫВОДЫ.......................................................................................................... 116
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ................... 119
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................................................... 120
4
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования
На территории Севера России за последние два десятилетия наблюдается
снижение рождаемости, увеличение смертности и как следствие уменьшение
средней продолжительности жизни [Дударев А.А., Талыкова Л.В., 2012; Dudarev
A.A., Odland J.O., 2013]. Поэтому в настоящее время особый интерес представляет
изучение Севера с позиции факторов, формирующих здоровье населения. Большие территории Севера различаются весьма существенно, в связи с чем располагающиеся в европейской части России северные регионы, куда входит и Республика Карелия, получили название «Европейский Север». Проживание на Севере
сопряжено с воздействием на организм неуправляемых природно-климатических
условий, свойственных этому региону, ряд из которых является уникальным [Борисенков М.Ф., 2007; Гудков А.Б., Попова О.Н., Лукманова Н.Б., 2012]. Взаимодействие экстремальных факторов Севера вызывает перестройку целого ряда о бменных процессов и неблагоприятно сказывается на состоянии функциональных
систем [Бойко Е.Р., 2012]. Так, на Севере существует своя особенная фотопериодика. Географическое положение Карелии особенно сказывается на сезонной фотопериодичности. Во время летнего солнцестояния солнце уходит за горизонт
только на короткое время и на этот период устанавливаются сумеречные белые
ночи. Зимой малая продолжительность светового дня обусловлена низким положением солнца над горизонтом. Длительность светового дня является наиболее
стабильной величиной, поскольку на одной широте в один и тот же период года
она одинакова. С увеличением географической широты контрастность сезонов
года возрастает, достигая максимума в приполярных и полярных районах. Ос обенно демонстративны в этом отношении лето и зима, когда отмечаются макс имальные различия светового режима. На высокоширотных территориях фотопериодическая зависимость представляет собой ритмообразующий фактор, влияющий на жизнедеятельность организма.
5
Известно, что одним из регуляторов физиологических ритмов у человека и
животных является циркадианный и циркануальный циклы [Di Lorenzo L. et. al.,
2003]. Непосредственное участие в синхронизации функций организма с фотопериодом принадлежит эпифизу, активность которого изменяется в зависимости от
времени суток и уровня освещенности [Arendt J., 2005]. Нарушение световых условий значительно влияет на выработку мелатонина, который участвует в регуляции суточных и сезонных ритмов организма, обменных процессах, репродуктивной функции, антиоксидантной и противоопухолевой защите организма [Виноградова И.А., 2007; Анисимов В.Н., Виноградова И.А., 2008; Bullough J.D., Rea
M.S., Figueiro M.G., 2006]. Снижение уровня мелатонина в организме, по мнению
ряда исследователей, является причиной приводящей к сокращению продолжительности жизни, развитию возрастной патологии, включая новообразования, и,
как следствие, к преждевременной смерти [Виноградова И.А., Анисимов В.Н.,
2012; Hansen J., 2006; Stevens R.G., 2006].
Световой фактор оказывает влияние на протекание важных фотобиологических процессов в организме. Суточные и сезонные колебания интенсивности света являются внешними факторами, регулирующими такие физиологические процессы как рост, размножение, двигательная активность, сон. В этой связи изменения светового режима могут вызвать патологические нарушения в различных системах органов и повлиять на продолжительность жизни [Анисимов В.Н., 2008].
Установлено, что одним из ведущих климатических факторов Севера, влияющих
на изменение эндокринного статуса человека [Типисова Е.В., 2009] и вегетативной нервной системы [Хаснулин В.И., 1998], является сезонная контрастность
длительности светового дня в течение годового цикла [Бичкаева Ф.А., 2008]. В
многочисленных исследованиях показано негативное влияние различного светового излучения, а так же его продолжительности и интенсивности на различные
биологические объекты [Анисимов В.Н., 2008; Виноградова И.А., Анисимов В.Н.,
2012; Kerenyi N., 2002; Anisimov V.N. et al., 2004; Bullough J.D. et al., 2006;
Vinogradova I.A. et al., 2010].
6
Несмотря на имеющиеся в достаточном количестве сведений о влиянии нарушения суточного фотопериодизма на различные показатели гомеостаза, биомаркеры старения, развитие возрастной патологии и продолжительность жизни
[Арушанян Э.Б., Бейер Э.В., 1995; Бойко Е.Р., Ткачев А.В., 1995; Виноградова
И.А., Анисимов В.Н., 2012; Arendt J., 2006], влияние изменения естественной контрастной сезонной освещенности Северо-запада России в различные периоды
роста животных на эти параметры изучено недостаточно. Таким образом, в настоящее время остается невыясненным вопрос о влиянии сезонных изменений
длительности фотопериода на Европейском Севере на показатели гомеостаза, физиологические возрастные параметры и продолжительность жизни.
Цель исследования
Целью диссертационного исследования явилось сравнительное комплексное исследование влияния колебаний естественной сезонной освещенности на
широте г. Петрозаводска (61°817' северной широты) на физиологические возрастные параметры и продолжительность жизни самок и самцов крыс с весенней и
осенней датой рождения.
Задачи исследования
В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи:
1.
Изучить влияние колебаний естественной сезонной освещенности на
широте г. Петрозаводска на физиологические возрастные параметры и продолжительность жизни крыс, рожденных в весенний период.
2.
Изучить влияние колебаний естественной сезонной освещенности на
широте г. Петрозаводска на физиологические возрастные параметры и продолжительность жизни крыс, рожденных в осенний период.
3.
Провести анализ влияния естественного освещения Карелии на фи-
зиологические возрастные параметры и продолжительность жизни крыс в сравне-
7
нии с аналогичными параметрами в условиях фиксированного стандартного р ежима освещения.
Научная новизна исследования
Впервые было изучено влияние фотопериодизма Северо-запада России (на
широте г. Петрозаводска) на физиологические возрастные параметры крыс (потребление корма и воды, масса тела, суточный диурез, функциональные периоды
роста, общий и биохимический анализ мочи, эстральный цикл, уровень глюкозы в
крови, ректальная температура тела), продолжительность жизни и возрастную патологию (включая развитие онкозаболеваний) в зависимости от сезона рождения.
В диссертационной работе впервые установлено, что сезонная фотопериодическая зависимость представляет собой ритмообразующий фактор, который вне
зависимости от сезона рождения крыс способствует десинхронизации биологических ритмов, что в конечном итоге приводит к развитию возрастной патологии,
ускоренному старению организма и преждевременной смерти животных.
Впервые получены экспериментальные данные, свидетельствующие о неблагоприятном действии сезонных колебаний естественного освещения Карелии
(«белые ночи» в летний период и удлиненная темновая фаза в осенне-зимний период) на показатели гомеостаза, продолжительность жизни и риск развития во зрастной патологии у крыс.
Впервые показано, что сезонная изменчивость показателей функциональных систем организма зависит от циркануальных колебаний освещенности и о пределяет эффективность приспособительных реакций к фотозависимым факторам
среды в течение эндогенного года животных. Более благоприятным для жизнедеятельности является изменение со дня рождения фотопериода в сторону увеличения темновой фазы и сокращения светлого периода, чем противоположные изменения – сокращение темновой фазы и увеличение светлого периода суток.
8
Впервые получены сведения о том, что темп старения, развитие возрастной
патологии и продолжительность жизни крыс, рожденных в разные сезоны года,
зависят от фотопериодических условий раннего и позднего онтогенеза.
Научно-практическая значимость работы
Полученные данные дополняют имеющиеся сведения о функционировании
эпифиза в онтогенезе при изменении световых условий окружающей среды и механизмах старения. Результаты работы свидетельствуют о неблагоприятном
влиянии сезонной асимметрии фотопериодизма на физиологические возрастные
параметры, продолжительность жизни и развитие возрастной патологии. Полученные результаты исследования о влиянии циаркануальных ритмов в зависимости от сезона рождения на показатели гомеостаза, развитие возрастной патологии
и продолжительность жизни лабораторных животных могут быть использованы
для экстраполяции полученных данных на человека и не исключают возможность
дальнейшего эпидемиологического исследования циркануальной зависимости
процессов старения у коренного населения, проживающего в высоких широтах, от
сезона рождения и фотопериодических условий раннего и позднего онтогенеза.
Внедрение в практику полученных результатов данного экспериментального исследования требует дальнейшей клинической проработки для оценки индивидуального риска развития возрастной патологии и нарушений параметров гомеостаза с учетом сезона рождения. Анализ влияния циркануальных ритмов освещенности в северных регионах на ускоренное старение организма и риск преждевр еменной смерти связан с перспективой развития персонифицированной предиктивной медицины.
9
Положения, выносимые на защиту
1.
Изменение продолжительности светового дня в течение годового цик-
ла на широте г. Петрозаводска (61°817' с.ш.) приводит к нарушению циркануальных ритмов организма лабораторных животных.
2.
Содержание самцов и самок крыс вне зависимости от сезона рожде-
ния в условиях естественного освещения Карелии (на широте г. Петрозаводска)
сопровождается ускоренным старением многих функциональных систем и организма в целом, развитием возрастной патологии (в том числе спонтанных опухолей), уменьшает продолжительность жизни и приводит к преждевременной смерти по сравнению с содержанием животных в условиях фиксированного стандартного чередующегося режима освещения.
3.
В условиях естественного освещения у крыс с весенней датой рожде-
ния увеличение продолжительности светового дня, вплоть до отсутствия темновой фазы суток, приходится на период раннего онтогенеза, что нарушает упорядоченность биологических процессов (десинхроноз) во время фазы прогрессивного роста, оказывает негативное влияние на физиологические возрастные параметры, способствует более быстрому развитию возрастной патологии и сокращению
продолжительности жизни.
4.
В условиях естественного освещения у крыс, рожденных в осенний
сезон, увеличение продолжительности темновой фазы и сокращение длительности светового дня в период раннего онтогенеза нарушает годовой эндогенный
цикл и замедляет развитие организма во время фазы прогрессивного роста, в то
время как увеличение продолжительности светового дня приходится на период
позднего онтогенеза, что так же может привести к нарушению упорядоченности
биологических процессов (десинхроноз) в период стабильного или регрессивного
роста.
10
Публикации по теме диссертации
По материалам диссертации опубликовано 33 печатных работы, из них 12
статей, 8 из которых – в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ для
опубликования материалов диссертационных исследований; 21 – в виде тезисов
докладов, 4 из которых – в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
Все результаты и положения диссертационного исследования полностью отражены в публикациях.
Работа выполнена при поддержке Программы стратегического развития
2012-2016 гг. «Университетский комплекс ПетрГУ в научно-образовательном
пространстве Европейского Севера: стратегия инновационного развития», гранта
РГНФ_a № 12-06-00340 «Циркануальные ритмы в процессе адаптации организма
к условиям Европейского Севера: механизмы и пути профилактики», в рамках
конкурса им. академика В.В. Фролькиса Научного медицинского общества геро нтологов и гериатров Украины и Института геронтологии НАМН Украины для молодых ученых, работающих в области исследований роли процессов регуляции на
всех уровнях жизнедеятельности организма в механизмах старения (2013).
Апробация работы
Основные результаты диссертационного исследования были представлены
на научно-практической конференции с международным участием «Физическая
культура, спорт, здоровье и долголетие» (Ростов-на-Дону, 2011); научнопрактической конференции с международным участием «Ускоренное старение:
механизмы, диагностика, профилактика» (Киев, 2012); II Российском съезде по
хронобиологии и хрономедицине с международным участием (Москва, 2012); XV
Юбилейной всероссийской медико-биологической конференции молодых исследователей с международным участием «Фундаментальная наука и клиническая
медицина – Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2012); VIII Всероссийской
конференции с международным участием, посвященной 220-летию со дня рожде-
11
ния академика К.М. Бэра «Механизмы функционирования висцеральных систем»
(Санкт-Петербург, 2012); XIX, XX, XXI Российских национальных конгрессах
«Человек и лекарство» (Москва, 2012, 2013, 2014); VII научно-практической геронтологической конференции «Пушковские чтения» (Санкт-Петербург, 2012);
Первой Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых
«Проблемы разработки новых лекарственных средств» (Москва, 2013); конференции по фундаментальной онкологии «Петровские чтения» (Санкт-Петербург,
2013, 2014); конференции молодых ученых с международным участием «Актуальные вопросы геронтологии и гериатрии», посвященной памяти академика В.В.
Фролькиса (Киев, 2013); II Российском симпозиуме с международным участием
«Световой режим, старение и рак» (Петрозаводск, 2013); международной научной
конференции Северного (Арктического) федерального университета им. М.В.
Ломоносова (Архангельск, 2013); научно-практической конференции с международным участием «Тринадцатые Данилевские чтения» (Харьков, 2014); научнопрактической конференции с международным участием и школой молодых ученых «Фармакология, физиология и патология почек, мочевыводящих путей и
водно-солевого обмена» (Харьков, 2014); Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 90-летию со дня рождения академика АМН
СССР Артура Викторовича Вальдмана «Инновации в фармакологии: от теории к
практике» (Санкт-Петербург, 2014).
Связь с планом НИР
Тема диссертации является составной частью научно-исследовательской
работы федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Петрозаводский государственный
университет».
12
Личный вклад автора
Основные результаты получены лично автором, как и их анализ с применением современных методов статистической обработки. Личный вклад автора в
диссертационное исследование состоял в планировании, проведении экспериментов, статистической обработке и анализе данных, обсуждении полученных р езультатов работы и написании диссертации. Автор принимала участие во всех
экспериментах, включавших в себя физиологические, патоморфологические методы исследования, биохимические методы исследования крови и мочи, а также в
статистическом анализе данных.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания
материалов и методов исследования, собственных результатов и обсуждений, заключения и выводов. Объем работы составляете 144 страниц. Список литературы
содержит 250 источников, в том числе 138 отечественных и 112 зарубежных. Диссертация иллюстрирована 21 таблицей и 25 рисунками.
13
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Факторы, влияющие на состояние здоровья и заболеваемость
человека на Севере
Проживание в экстремальных природно-климатических условиях Севера
обусловило формирование особой «северной популяции» человека. Связано это с
тем, что целый комплекс экстремальных природно-климатических факторов, воздействуя на организм, вызывает перестройку целого ряда обменных процессов и
сказывается на состоянии функциональных систем. Процесс освоения северных
территорий сопровождается сложными социально-демографическими процессами, в результате чего в настоящее время на Севере совместно проживают группы
населения, характеризующиеся различной адаптированностью к этим условиям
[Бойко Е.Р., 2012].
Жизнедеятельность человека во многом зависит от условий обитания и
внешних факторов, которые оказывают влияние на физиологические процессы в
организме [Бойко Е.Р., 2009]. Сезонная изменчивость погодных условий приводит
к тому, что отдельные факторы внешней среды приобретают условно рефлекто рное значение [Логинова Т.П., 2006]. Климатические условия Севера, в зависимости от географической широты, колеблются от крайне суровых (экстремальных)
до относительно комфортных. Однако необходимо иметь в виду, что северные з оны даже с относительно комфортными условиями оказывают на человека неблагоприятное влияние. Это связано с рядом своеобразных не избегаемых природных
и экологических факторов. К таким природно-климатическим условиям относятся
длительная и суровая зима, короткое и холодное лето, выраженная неустойч ивость и изменчивость погоды, а так же резкая контрастная длительность светового дня в течение года, сниженная естественная освещенность и длительное со лнечное сияние, геомагнитная активность, бедность флоры и фауны, своеобразие
питания, микроэлементный состав почвы и воды [Авцын А.П. и др., 1985; Бичкаева Ф.А., 2008].
14
На современном этапе здравоохранение и соответствующие биологические
и медицинские науки должны в полном объеме учитывать своеобразие климатогеографических особенностей той территории, на которой проживает и осуществляет трудовую деятельность население. Гигантский трудноосваиваемый и жизненно необходимый для России Север, является территорией с неблагопр иятными
природно-климатическими условиями [Борисенков М.Ф., 2007]. В климатогеографическом отношении на территории России выделяют Азиатский Север (Тюменская, Томская, Камчатская, Магаданская, Сахалинская области) и Европейский Север (Мурманская, Архангельская и отчасти Вологодская области, Республика Карелия и Республика Коми) [Гудков А.Б., Попова О.Н., Лукманова Н.Б.,
2012]. Степень комфортности оценивается по пятибалльной шкале. Согласно этой
шкале, все оцениваемые регионы делятся на комфортные, прекомфортные, гипокомфортные, дискомфортные и экстремальные [Хаснулин В.И. и др., 2005].
Климат Севера формируется под влиянием специфических и неспецифических факторов [Гудков А.Б., Попова О.Н., Лукманова Н.Б., 2012]. К неспецифическим факторам относятся: холод, высокая относительная влажность, тяжелый аэродинамический режим, то есть факторы, которые встречаются и в других регионах Земли. К специфическим для северных широт факторам можно отнести изменение фотопериодизма, колебание атмосферного давления и факторы электромагнитной природы. Необходимо подчеркнуть, что отрицательное воздействие
этой группы практически не блокируется социальными и другими мерами защиты. В силу этих причин Север предъявляет к организму человека повышенные
требования, вынуждая его использовать дополнительные социальные, биологич еские и медико-профилактические средства защиты от их неблагоприятного воздействия [Гудков А.Б., Попова О.Н., Лукманова Н.Б., 2012; Rintamaki H., 1998;
Pasche A., 2001; Risikko T., Makinen T., Hassi J., 2001]. Возможность человека переносить воздействие экстремальных ситуаций в значительной мере зависит от
индивидуальных особенностей физиологической реактивности организма, скорости включения и эффективности деятельности механизмов адаптации в различные
сезоны года, физиологические системы здоровых людей чутко реагируют на с е-
15
зонные колебания геофизических факторов [Агаджанян Н.А., Радыш И.В., Хисамутдинов А.Ф., 2009]. Одни исследователи полагают, что на организм человека
большее влияние оказывает фотопериодизм, другие – продолжительное действие
низких температур [Бичкаева Ф.А., 2008], данные параметры сильнее выражены у
жителей тех стран мира, где наблюдаются наибольшие различия между зимой и
летом [Агаджанян Н.А., Радыш И.В., Хисамутдинов А.Ф., 2009].
1.1.1. Влияние низких температур на состояние здоровья и заболеваемость
человека на Севере
С медико-социальной точки зрения, одним из основных климатических
факторов северных территорий является холод. Под термином «холод» понимается совокупность метеорологических условий, если их воздействие на организм
человека сопряжено с риском возникновения различных нарушений теплового
состояния или развития холодовых травм [Гудков А.Б., Попова О.Н., Лукманова
Н.Б., 2012]. Европейский Север характеризуется резкими колебаниями темпер атуры зимой, которые могут достигать 15–20°С в сутки. Длительное воздействие
холода прямо или косвенно влияет практически на все процессы жизнедеятельности организма и вызывает развитие холод-ассоциированных симптомов [Герасимова Л.И., 2008]. В организме человека в условиях холодного климата происходит формирование синдромов, связанных с хроническим функциональным пер енапряжением. В частности, наблюдается повышение артериального давления,
усиление тонического напряжения периферических сосудов, повышение гемоконцентрации, склонность к развитию артериального тромбоза и увеличению
риска гемодинамических нарушений [Потапов А.И., Устюшин Б.В., Ястребов
Г.Г., 1996; Бойко Е.Р., Башканов А.С., Потолицына Н.Н., 2001; Hassi J., Raatikka
V.P., Huurre M., 2003]. Развивается комплекс морфологических и функциональных изменений органов дыхания направленных на снижение гипоксемии [Бойко
Е.Р., 2012; Dudarev A.A., Talykova L.V., Odland J.O., 2013]. Со стороны эндокринно-метаболического гомеостаза происходит снижение физиологических функций
организма [Бойко Е.Р., Ткачев А.В., 1995], и в связи с этим сокращение границ
16
между патологией и физиологией. Перенапряжение эндокринной регуляции и метаболических процессов обуславливает высокую заболеваемость, своеобразие
клиники, тенденцию к хронизации ряда патологических процессов и как итог –
сокращение продолжительности жизни [Бичкаева Ф.А., 2008].
Важная регуляторная роль в адаптации к низким температурам окружающей среды на Севере отводится активации липидного обмена (фосфолипиды,
жирные кислоты и холестерин) путем изменения вязкости мембран клеток [Севостьянова Е.В., 2013]. В ряде работ изучаются сезонные особенности в содержании
липидов в крови у жителей Севера. В исследованиях показано преимущественное
повышение уровня общего холестерина в крови в зимнее время и его связь со
снижением температуры окружающего воздуха [Бойко Е.Р., 2005; Севостьянова
Е.В., 2013; Gordon D. et al., 1986].
1.1.2. Влияние влажности воздуха, ветра и барометрического давления
на организм человека на Севере
Другим фактором природной среды, в такой же мере характерным для высоких широт, как и холод, является низкое абсолютное содержание водяных паров в атмосфере. На Севере относительная влажность вследствие низких температур во все времена года высока – 65–95%. Но абсолютное содержание влаги в
воздухе при низких отрицательных температурах в соответствии с законами физики ничтожно мало, так как низкие температуры обусловливают малое содержание влаги в атмосфере – в среднем 1–3 г/м3 [Гудков А.Б., Попова О.Н., Лукманова
Н.Б., 2012]. Повышенная влажность при низкой температуре воздуха способствует переохлаждению организма [Логинова Т.П., 2006].
Ветровой режим, усугубляет действие низких температур, усиливает теплоотдачу и способствует охлаждению тела, вплоть до отморожения открытых участков, сильный ветер способствует истощению нервной системы, затруднению
дыхания [Логинова Т.П., 2006].
Так же на территории Севера европейской части России наблюдаются колебания среднемесячного барометрического давления. Наибольшие показатели о т-
17
мечаются в зимние и весенние месяцы, наименьшие – в летние и осенние [Логинова Т.П., 2006]. Эти явления приводят к ухудшению здоровья у больных с сердечно-сосудистой патологией, наблюдается увеличение артериального давления и
удельного периферического сопротивления сосудов [Логинова Т.П., 2006; Бичкаева Ф.А., 2008].
1.1.3.
Влияние
геомагнитной
активности
на
состояние
здоровья
и заболеваемость человека на Севере
Иономагнитные возмущения и магнитные бури оказывают существенное
влияние на ряд жизнеобеспечивающих систем организма человека. Вне зависимости от сезона года магнитные бури совпадают с повышенным уровнем частоты
случаев приступов стенокардии, тахиаритмии, инсультов, скоропостижных смертей от острой коронарной недостаточности [Бичкаева Ф.А., 2008]. Выявлено, что
в период магнитных бурь возникают явления десинхроноза сердечно-сосудистой
системы, одним из первых признаков которого являются изменения амплитуды и
периода биологических ритмов сократительной силы сердца. Имеет место феномен угасания амплитуды ритма при воздействии информационного стресс фактора, каким и является сверхнизкое частотное магнитное излучение [Чибисов С.М. и
др., 2006]. В магнитновозмущенные дни увеличивается содержание в крови соматотропина, адренокортикотропного, тиреотропного гормонов, тестостерона и
снижается концентрация тироксина, прогестерона, альдостерона и кортизола. Повышенное содержание центральных гормонов свидетельствует о реакции со стороны гипоталамо-гипофизарной системы на изменение магнитного поля, а, следовательно, о развитии последующего за ним процесса изменения синтеза и экскр еции периферических гормонов [Бичкаева Ф.А., 2008].
1.1.4. Сезонная фотопериодичность и состояние здоровья человека
на Севере
Северные регионы характеризуются не только высокими перепадами температуры и влажности, но и контрастной динамикой продолжительности светово-
18
го дня [Гудков А.Б., Попова О.Н., Лукманова Н.Б., 2012]. Чередование дня и ночи
– наиболее важный регулятор физиологических ритмов у всех живых организмов
[Anisimov V.N., 2006; Vinogradova I.A. et al., 2009]. Свет играет роль внешнего
сигнала, синхронизирующего «биологические часы» организма, поэтому знач ительные сезонные колебания интенсивности и фазы суточного ритма естественного освещения приводят к тому, что циркадианная система организма северян находится в состоянии постоянного напряжения [Борисенков М.Ф., 2007].
Особенность фотопериодичности заключается в том, что в течение длительного времени солнце либо постоянно находиться над горизонтом (максимальный
световой день), либо скрыто за ним (минимальный световой день). Биологическая
тьма ярко выражена в декабре и январе, ноябрь и февраль относится к биологич еским сумеркам, избыток видимого света наблюдается в июне и июле. Север отличается резким ритмом смены дня и ночи, ритмом сезонных колебаний освещенности. При этом происходят изменения ритма физиологических функций, связанных
с режимом смены дня и ночи [Бичкаева Ф.А., 2008].
Свет обладает стимулирующим влиянием на обмен веществ, активность
терморегуляции, дыхание, кровообращение, высшую нервную деятельность. Сумеречное освещение в большей степени, чем темнота, резко тормозит двигательную активность, уровень газообмена [Бичкаева Ф.А., 2008]. В осенне-зимний период население подвержено избыточному искусственному освещению в ночное
время [Борисенков М.Ф., Анисимов В.Н., 2011].
Ряд научных исследований позволяют предполагать, что нарушение циркадианных ритмов, индуцированных сменой периодов освещенности и темноты,
увеличение светового загрязнения может ускорять старение и способствовать
формированию опухолей [Виноградова И.А., Анисимов В.Н., 2012; Erren T.C.,
Piekarski C., 1999; Stevens R.G., 2009; Blagosklonny M.V., Campisi J., Sinclair D.A.,
2010]. Наблюдения за животными показали, что искусственное освещение в но чные часы приводит у грызунов к нарушению эстрального цикла, гиперпластическим процессам в молочных железах и матке [Anisimov V.N., 2006; Stevens R.G.,
2009; Vinogradova I.A. et al., 2009]. Имеются работы по исследованию гормональ-
19
ного и метаболического профиля у людей, проживающих в высокоширотном районе Севера. Полученные данные свидетельствуют, что гормональные показатели
существенно изменяются в зависимости о продолжительности светового дня
[Бойко Е.Р., Ткачев А.В., 1995]. Чаще наблюдается ожирение, высокий уровень
триглицеридов и низкая концентрация холестерина липопротеинов высокой плотности [Knutsson A., Boggild H., 2000]. С удлинением светлого периода суток происходит снижение уровня общего холестерина в крови. Показано, что в зимнее
время года повышается активность процессов перекисного окисления липидов
[Бойко Е.Р., 2005]. Сезонная зависимость отмечается и в показателях углеводного
обмена [Бойко Е.Р., 2005; Кочан Т.И., 2006; Севостьянова Е.В., 2013].
У человека, проживающего в северных широтах, колебания функций желез
внутренней секреции в контрастные периоды года достигают значимых различий.
В результате этого развивается целый комплекс последствий: сокращение пр одолжительности репродуктивного периода, истощение резервных возможностей,
раннее старение организма [Демин Д.Б., 2006].
1.1.5. Климато-экологические условия и социальные аспекты Карелии
В субполярных зонах в периоды солнцестояний жизнедеятельность организма не соответствует режиму естественной освещенности. Особенно это относится к 60-м широтам, где летом вечерние сумерки переходят в утренние («белые
ночи»). На территории Карелии в период летнего солнцестояния присутствует период «белых ночей» и в дальнейшем ночь короче времени, необходимого для сна;
в период зимнего солнцестояния время бодрствования продолжительнее фотопериода. Наибольшим изменениям подвержены суточные ритмы в течение годового
цикла в северных районах [Горанский А.И., Виноградова И.А., 2013].
Основным измерителем и критерием неблагоприятного влияния экологических факторов окружающей среды является состояние здоровья человека, и прежде всего такие интегральные характеристики устойчивости человеческой популяции к экстремальным природным и антропогенным факторам среды, как повозр астные показатели смертности населения. На Севере и в приравненных к Северу
20
территориях (республика Карелия) государство столкнулось с проблемой значительного увеличения «человекопотерь» [Хаснулин В.И. и др., 2004]. По итогам
Всероссийской переписи населения численность в России с 2002 г. по 2010 г.
уменьшилась на 1,6%, в то время как в республике Карелия – на 9,5%, по данным
территориального органа Федеральной службы государственной статистики по
республике Карелия. Такие показатели отражают процесс ухудшения условий
жизни в регионах [Всероссийская перепись населения, 2010; Государственный
доклад о состоянии окружающей среды Республики Карелия, 2011]. Республика
Карелия, регион Северо-запада Российской Федерации, отличается дискомфортностью климатогеографических условий, которая сравнима с регионами Крайнего
Севера, что вызывает напряжение адаптационных систем, увеличивает показатели
общей смертности, в том числе людей трудоспособного возраста [Хаснулин В.И.
и др., 2005].
В республике Карелия отмечается недостаток йода в воде, почве и, следовательно, низкая насыщенность продуктов питания йодом [Государственный доклад
о состоянии окружающей среды Республики Карелия, 2012]. Сам по себе йододефицит не является прямой причиной болезненных состояний, но постоянная нехватка йода может привести к тяжелым последствиям, таким как поражение головного мозга и нарушение интеллектуального развития у детей, невынашивание
беременности, физическая отсталость у детей, кретинизм, снижение резистентности организма к заболеваниям инфекционного происхождения [Краснова Т.Б., Розенберг Г.С., 2009]. Нарушения, связанные с недостатком йода, особенно остро
проявляются в условиях Севера вследствие неблагоприятных климатических условий, таких как нарушение светового режима, низкие температуры воздуха и повышенная влажность [Государственный доклад о состоянии окружающей среды
Республики Карелия, 2012]. Кроме того, по данным ВОЗ, вся территория Карелии
относится к биогеохимической провинции с очень низким содержанием в воде и
почве ионов кальция и магния, что приводит к высокой заболеваемости населения
гипертонической болезнью, широкому распространению поражений опорнодвигательного аппарата, кариесу. На фоне дефицита макро и микроэлементов, ви-
21
таминов и минералов у населения снижается активность иммунной системы
[Доршакова Н.В., 2004].
Уровень заболеваемости злокачественными новообразованиями населения
республики Карелия, как и в целом по территории России, сохраняет тенденцию
роста (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Заболеваемость злокачественными образованиями (на 100 тыс. человек)
Примечание. Красная линия – Российская Федерация, синяя линия – Северо-Западный
Федеральный округ, зеленая линия – Республика Карелия
В 2010 г. такие данные составили 394,3 на 100 тыс. населения (в 2009 г. –
359,4; по РФ – 355,8 на 100 тыс. населения). В 2009 г. заболеваемость злокачественными новообразованиями в республике Карелия была выше среднероссийского уровня на 1,0%. В структуре заболеваемости злокачественным образованиями
на первое место вышли рак легкого и рак молочной железы (38,3 на 100 тыс. чел.).
На втором месте – рак трахеи, бронхов (36,8 на 100 тыс. чел.), на третьем – рак
желудка (33,6 на 100 тыс. чел.) [Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Карелия, 2011].
22
Данные официальных отчетов показывают, что смертность от новообразований в Северных районах (как у мужчин, так и у женщин) выше, чем по Российской Федерации в целом. В структуре смертности новообразования находятся на
втором месте (15,6%), на первом – болезни системы кровообращения (54%), на
третьем – внешние причины (10,2%) (рис. 1.2) [Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Карелия, 2013].
Рис. 1.2. Структура причин смертности населения Республики Карелия в 2012 г.
Примечание. Красная линия – смертность от болезней кровообращения, синяя линия –
смертность от новообразований, зеленая линия – смертность от внешних причин
1.1.6.
Климато-географические
особенности
Севера,
определяющие
здоровье человека
Сочетание колебаний температуры, атмосферного давления, высокой относительной и низкой абсолютной влажности, резкой фотопериодичности обусловливают особую структуру климата северных регионов. По совокупности климатических характеристик территория Севера в целом может быть отнесена к зоне
дискомфортных природно-климатических условий проживания с элементами выраженной экстремальности по ряду параметров, которые предъявляют повышенные требования к функциональным системам организма человека [Гудков А.Б.,
23
Попова О.Н., Лукманова Н.Б., 2012]. Продолжительное действие низких температур воздуха, контрастный световой режим и другие природные факторы Севера
существенно влияют на здоровье человека. Отмечено, что в суровых климатических условиях многие заболевания характеризуются ранним началом, неспецифичностью симптомов, большей распространенностью нарушения функционального состояния организма [Потапов А.И. и др., 2005; Хаснулин В.И. и др., 2005].
Сложилась неблагоприятная тенденция в состоянии здоровья детей. Особенностью современной патологии у детей является рост хронических заболеваний с
раннего возраста [Иванова О.Н. и др., 2011]. Характерны для северян гипоксия,
гипогликемия, гиповитаминоз, заболевания опорно-двигательного аппарата,
нервной системы, осложнения течения хронических заболеваний, преждевременное старение, омоложение показателей смертности населения и другие отклонения от нормы, которые до сих пор не находят должного объяснения [Хаснулин
В.И. и др., 2004; Кочан Т.И. и др., 2008; Dudarev A.A. et al., 2013].
Эпидемиологические и экспериментальные исследования свидетельствуют
о том, что длительное проживание в условиях Севера негативно сказывается на
состоянии здоровья человека, из-за таких факторов, как сезонные изменения температурного режима, атмосферного давления, геомагнитной активности [Хаснулин В.И., 1998; Бойко Е.Р., 2005; Борисенков М.Ф., 2012]. Комплекс изменений,
наблюдающихся при этом в организме северян, предложено называть «синдромом
полярного напряжения». Одним из характерных признаков синдрома является десинхроноз, который часто сопровождается нарушением сна [Борисенков М.Ф.,
2010]. В последнее время в литературе активно обсуждается роль десинхроноза в
патогенезе ускоренного старения и развития возрастных заболеваний (сердечно сосудистых, онкологических) [Анисимов В.Н., Виноградова И.А., 2006; Борисенков М.Ф., 2012].
Природно-климатические особенности Севера и техногенное воздействие на
окружающую среду приводят к появлению экологического неблагополучия, которое проявляется у населения увеличением количества аллергических заболеваний,
задержкой нервно-психического и физического развития детей, хронизацией де-
24
генеративных заболеваний, онкопатологией, повторными вспышками респираторных инфекций, повышением общей заболеваемости населения. Появляются
новые экопатогенные заболевания, такие, как экологически обусловленные вторичные иммунодефицитные состояния, химическая астма, синдром общей утомляемости (напряженной адаптации) [Сидоров П.И., Гудков А.Б., 2004]. В ряде исследований показано, что пришлое население Севера характеризуется признаками
преждевременного старения и увеличением его скорости по сравнению с жителями средних широт. Так, об этом свидетельствуют данные о смещении показателей
увеличения заболеваемости и смертности приезжих жителей Севера (особенно от
сердечно-сосудистой патологии) на молодой и средний трудоспособный возраст
[Хаснулин В.И. и др., 2005]. Известно, что уровень основного обмена у коренных
жителей Севера повышен до 30% по сравнению с жителями умеренных широт
[Leonard W.R. et al., 2002; Snodgrass J.J. et al., 2007; Steegmann A.T., 2007]. В настоящее время накоплено большое число исследований климатогеографических
особенностей Европейского Севера, которые свидетельствуют о значительных
изменениях метаболических процессов и функционирования регуляторных систем организма [Авцын А.П. и др., 1985; Кочан Т.И., 2006; Бичкаева Ф.А., 2008;
Бойко Е.Р., 2009]. Наличие показателей липидного обмена, превышающих общепринятые значения норм, у людей, работающих на Севере, показывает вероятность риска развития сердечно-сосудистой патологии. Обнаружено накопление
метаболитов соединительной ткани (гликозаминогликанов и гидроксипролина),
отражающее напряженность свободнорадикальных, метаболических, эндокринных и психоэмоциональных дезадаптационных процессов [Чечеткина И.И., 2007].
Повышение обмена, как предполагают ученые, является физиологической адаптацией к «северному» стрессу, обусловленному влиянием экстремальных геофизических и климато-метеорологических и других факторов высоких широт [Чечеткина И.И., 2007; Хаснулин В.И., Хаснулина А.В., 2011; Snodgrass J.J. et al., 2007].
Огромный фактический материал о функциональном состоянии эндокринной системы, жироуглеводного и белкового обмена, витаминного статуса, окислительном
25
стрессе и активности свободнорадикальных процессов собран в работах отечес твенных ученых [Авцын А.П. и др., 1985; Бойко Е.Р., 2005; Панин Л.Е., 2010].
К настоящему времени является установленным фактом, что при адаптации
человека к экстремальным природным условиям Севера происходит перестройка
всех видов обмена белков, жиров, углеводов, витаминов, макро- и микроэлементов. Изменения обмена веществ в высоких широтах столь существенны, что это
позволило выделить особый «полярный» («северный») метаболический тип.
Формирование особого варианта метаболизма в условиях Севера, является следствием двух основных причин: переходом человека на новый уровень энергообеспечения и сезонных перестроек обмена в связи с годовой цикличностью экстремальных природно-климатических факторов [Бойко Е.Р., 2005]. Концепция о
формировании «полярного метаболического типа», сформулированная Л.Е. Паниным (1978) и получившая широкое признание была дополнена Е.Р. Бойко
(2005) представлениями о «полярном адаптивном метаболическом типе». Она ярко характеризует комплексную картину состояния обмена веществ, прежде всего,
гормонально-метаболического профиля жителей Севера.
Установлено, что при «северном» типе метаболизма организм переходит на
качественно новый уровень гомеостаза, основными проявлениями являются: активное использование липидных энергоносителей; аминокислот на трофические
цели; уменьшение доли углеводов, как энергетических субстратов; изменение потребности в водорастворимых и жирорастворимых витаминов [Авцын А.П. и др.,
1985; Бойко Е.Р., 2005; Панин Л.Е., 2010; Хаснулин В.И., Хаснулина А.В., 2011;
Севостьянова Е.В., 2013].
По мнению ведущих ученых в области полярной медицины [Авцын А.П. и
др., 1985; Хаснулин В.И, 1998; Панин Л.Е., 2010], только полноценная гормонально-метаболическая перестройка физиологических функций может обеспечить
возможность полноценного существования в этих условиях. Повышение основного обмена, является физиологической адаптацией к «северному» стрессу, обусловленному влиянием метеорологических и гелиогеофизических факторов [Севостьянова Е.В., 2013].
26
1.2. Роль эпифиза в регуляции суточных и сезонных биоритмов
1.2.1. Строение и физиология эпифиза
Эпифиз является одним из высших центров эндокринной системы организма и обнаружен у всех позвоночных [Коваленко Р.И., 2005; Хавинсон В.Х., Линькова Н.С., 2012]. Это маленькое непарное округлое или шарообразное образование красновато-бурого цвета промежуточного мозга, расположенное в задней части III желудочка в борозде между передними бугорками пластинки четверохо лмия (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Эпифиз и регуляция синтеза мелатонина (Johnsson A., 2008)
Установлено, что с возрастом в диапазоне 10–50 лет величина и вес железы
меняется от 80–100 до 150–160 мг [Хавинсон В.Х., Линькова Н.С., 2012]. И у
взрослого человека эпифиз имеет следующие параметры: длина 5–15 мм, ширина
3–10 мм, толщина 2–6 мм, масса около 170 мг [Хавинсон В.Х., Анисимов В.Н.,
2003; Коркушко О.В., Хавинсон В.Х., Шатило В.Б., 2006; Macchi M.M., Bruce J.N.,
2004]. В зависимости от возраста происходит последовательная схема трех прео бладающих типов структуры пинеальной железы: целлюлярного, трабекулярного и
27
альвеолярного [Хавинсон В.Х., Линькова Н.С., 2012]. Главными секреторными
элементами железы являются пинеалоциты. Они представляют собой клетки с
крупными ядрами и ядрышками, связанные друг с другом отростками с помощью
десмосом и щелевых контактов. Иногда отростки пинеалоцитов заканчиваются
слепо, располагаясь между другими клетками [Линькова Н.С., 2014]. Гистологически выделяют 3 типа пинеалоцитов:
1 тип – светлые клетки, содержащие серотонин,
2 тип – темные клетки, содержащие мелатонин,
3 тип – малодифференцированные переходные пинеалоциты.
Каждая клетка посредством одного или нескольких отростков плотно примыкает к капилляру, как правило, соседствуя в периваскулярном пространстве с
симпатическими нервными окончаниями [Арушанян Э.В., 2005]. Прилегающие
друг к другу пинеалоциты вместе с глиальными клетками образуют дольчатую
паренхиму, окруженную снаружи капсулой, от которой внутрь отходят перегородки [Анисимов В.Н., Виноградова И.А., 2008; Macchi M.M., Bruce J.N., 2004].
Шишковидное тело тесно связано со всеми диэнцефальными элементами, осуществляющими свои гуморальные связи через кровь и спинномозговую жидкость.
Система желудочков мозга позволяет гуморальным сигналам эпифиза достигать
ядер гипоталамуса. Большинство нервов эпифиза представлено волокнами клеток
верхних шейных симпатических ганглиев [Анисимов В.Н., 2008; Букалев А.В.,
Виноградова И.А., 2012].
Шишковидная железа обладает многообразным влиянием на репродуктивную функцию, антиоксидантную и противоопухолевую защиту организма, нейроэндокринную систему, углеводный, липидный и солевой обмены, оказывает иммуномодулирующие действие. Все больше сведений накапливается о роли эпифиза, как основного ритмоводителя функций организма [Анисимов В.Н., 2008; Erren
T.C., Reiter R.J., Piekarski C., 2003; Korf H.W., von Gall C., 2006].
Непосредственное участие в синхронизации функций организма с фотопериодом принимает пинеальная железа [Johnsson A., 2008], которая трансформир ует нервный импульсный ответ на световой раздражитель в эндокринный сигнал
28
[Слесарев С.М. и др., 2011]. Световая информация, воспринимаемая аксонами
нейронов ганглия сетчатки глаза, соединяются с циркадианными генераторами –
супрахиазматическими ядрами (СХЯ) [Reddy A.K. et al., 2005; Jagota A., Reddy
M.Y., 2007]. СХЯ расположены в переднем гипоталамусе над хиазмой и связаны с
пинеальной железой многочисленными нервными симпатическими путями [Falcon J. et al., 2009]. Молекулярный часовой механизм в СХЯ составлен из взаимодействующих положительных и отрицательных обратных связей, регулирующих
петель нескольких основных циркадианных «часовых» генов (Per1, Per2, Per3,
Cry-1, Cry-2, Clock, Bmal1/Mop3, Tim и др.) [Reddy A.K. et al., 2005; Szantoova K.
et al., 2011]. Затем эта информация через ствол верхней грудной части спинного
мозга и симпатические нейроны верхнего шейного ганглия, поступает в головной
мозг и достигает эпифиза. В темное время суток сигналы СХЯ вызывают увеличение синтеза и высвобождение норадреналина из симпатических окончаний.
Этот нейромедиатор возбуждает рецепторы, расположенные на мембране пинеалоцитов, стимулируя, таким образом, синтез мелатонина [Арушанян Э.Б., 2013].
1.2.2. Регуляция синтеза мелатонина
Синтез мелатонина происходит преимущественно клетками эпифиза, а также слезной железой, желудочно-кишечным трактом, костной тканью [Karasek M.,
Winczyk K., 2006]. Мелатонин является производным биогенного амина – серотонина (рис. 1.4), который в свою очередь синтезируется из аминокислоты триптофана, поступающей с пищей [Anisimov V.N., 2003; Bubenik G.A., Konturek S.J.,
2011]. В митохондриях пинеалоцитов триптофан, подвергается превращению в 5окситриптофан, а затем – в серотонин [Кветной И.М. и др., 2005; Claustrat B. et al.,
2005]. В ночное время суток, когда серотонин ацетилируется с образованием Nацетилсеротонина, который после метилирования становится
N-ацетил-5-
метокситриптамином или мелатонином. Гормон, образовавшийся в клетках эпифиза, затем секретируется в кровь и разносится по всему организму. Ежедневно в
кровь выделяется около 30 мкг мелатонина. В различных мозговых структурах и
29
периферических органах эффекты гормона реализуются посредством специфических рецепторов (преимущественно типа МТ1 и МТ2) [Арушанян Э.Б., 2013].
день
ночь
Рис. 1.4. Синтез и секреция мелатонина (Анисимов В.Н., 2008)
Увеличение N-ацетилтрансферазы в эпифизе связано с секрецией норадреналина, взаимодействием медиатора с рецепторами, стимуляцией активности аденилатциклазы, усилением продукции цАМФ, синтеза ДНК, необходимого для активации N-ацетилтрансферазы. Из серотонина синтезируются и другие биологически активные вещества индольной природы, но их действие намного слабее,
чем у мелатонина [Анисимов В.Н., 2008; Молчанов А.Ю., 2012; Schomeus C., Korf
H.W., 2005; Karasek M., Winczyk K., 2006].
Секреция мелатонина происходит преимущественно в темное время суток, с
уменьшением длительности светового дня и увеличением ночи, продукция мелатонина усиливается, а яркий свет в ночные и дневные часы резко подавляет пр одукцию гормона [Заморский И.И., Пишак В.П., 2003; Анисимов В.Н., 2008; Мендель В.Э., Мендель О.И., 2010; Виноградова И.А., Анисимов В.Н., 2012; Lincoln
G.A., 2006; Stevens R.G., 2006]. Поэтому его максимальный уровень в эпифизе и
крови наблюдается в ночные часы, а минимальный – в утренние и дневные [Коркушко О.В., Хавинсон В.Х., Шатило В.Б., 2006; Анисимов В.Н., 2008; Виноградова И.А., Анисимов В.Н., 2012].
30
Следует отметить, что содержание крыс в условиях постоянного освещения
приводит к полному подавлению циркадианного ритма температуры тела и двигательной активности, тогда как при смене режима постоянного освещения на режим постоянной темноты в течение недели эти ритмы синхронизируется
[Anisimov V.N. et al., 2006].
Мелатонин является гормоном, участвующим в регуляции самых разных
систем и органов человека, но основная функция его заключается в обеспечении
синхронизации эндогенных ритмов и фотопериода окружающей среды на организм [Анисимов В.Н., 2003; Борисенков М.Ф., Баженов С.М., 2005; Борисенков
М.Ф., 2007; Johnsson A., 2008; Szantoova K. et al., 2011]. Кроме информации о
включении и выключении дневного фотопериода, мелатонин дает информацию о
длине дня [Pandi–Perumal S.R., 2005].
Во влиянии мелатонина на биоритмы функций организма (у животных и человека) имеет значение не только его уровень, но и длительность синтеза и секреции в течение темного периода суток, а также сезона [Лабунец И.Ф., 2012]. Чем
дольше темный период в лабораторных условиях или длиннее ночь в природе,
тем дольше происходит продукция и секреция мелатонина вне зависимости от того, является ли этот период временем активности ночного грызунов или временем
отдыха животных, активных днем, включая человека [Pandi–Perumal S.R., 2005].
Как уже говорилось ранее, синтез мелатонина и его концентрация в крови
зависят от длительности и интенсивности освещения. Свет угнетает, а его отсутствие стимулирует мелатонинобразующую функцию эпифиза. Интенсивность
синтеза мелатонина в эпифизе зависит также от спектрального состава света. Так,
на секреторную активность эпифиза почти не влияет красный и слабо влияет желтый свет. Умеренное угнетающее воздействие оказывает зеленый, очень сильно –
голубой и синий свет. Поэтому в полдень, а так же летом и весной, когда в спектре доминирует зеленый и синий свет, происходит наиболее значительное снижение мелатонинобразующей функции эпифиза. Весной и летом в связи с увеличением освещенности и изменением спектрального состава света уровень данного
гормона в крови уменьшается, а осенью и зимой, наоборот, увеличивается [Ко р-
31
кушко О.В. и др., 2006]. Следует отметить, что влияние света на продукцию мелатонина может зависеть как от времен года, так и от индивидуальной чувствительности к свету. У людей зимой свет подавляет уровень мелатонин в слюне в 2 раза
сильнее, чем летом [Higuchi S. et al., 2007]. Интересно, что у рабочих в циркумполярном регионе, работающих на улице в декабре ночной уровень секреции мелатонина был в 2 раза выше, чем в апреле. Авторы полагают, что рассеянного света,
отражаемого снегом в апреле, достаточно для того, чтобы снизить уровень мелатонина [Leppaluoto J. et al., 2004].
Согласно экспериментальным данным, концентрация гормона в сыворотке
крови у молодых крыс зимой была почти в 2 раза выше, нежели летом. Однако у
старых животных независимо от сезона, концентрация мелатонина в крови существенно ниже по сравнению с молодыми. Результаты исследований свидетельствуют о том, что при физиологическом старении ритмичность мелатонинобразующей функции эпифиза изменяется у многих видов млекопитающих [Бондаренко
Л.А., Губина-Вакулик Г.И., Геворкян А.Р., 2013]. Снижение ночного пика концентрации мелатонина в эпифизе и крови старых животных можно объяснить нар ушением метаболизма индолов и катехоламинов в пинеальной железе, уменьшением плотности β-адренергических рецепторов на мембранах пинеалоцитов и снижением способности постганглионарных симпатических волокон к синтезу и освобождению норадреналина. Это создает предпосылки для развития возрастных
изменений суточного и сезонного ритмов мелатонинобразующей функции эпифиза [Бондаренко Л.А., Губина-Вакулик Г.И., Геворкян А.Р., 2013; Коркушко О.В.,
Хавинсон В.Х., Шатило В.Б., 2006; Hoffman M.A., Swaab D.F., 2006].
1.2.3. Влияние светового режима на функционирование эпифиза
Установлено, что среди таких факторов как колебания освещенности, температуры, геомагнитного поля и влажности, именно фотопериод имеет наиболее
стабильные синхронизирующие свойства, которые проявляются относительно
циркадианных (процесс чередования дня и ночи) и циркануальных (отношение их
длительности) ритмов функций организма. При этом циркадианные ритмы обес-
32
печивают быструю адаптацию функций организма к смене фотопериода, а циркануальные – контроль потенциальных возможностей функций и процессов дифференцировки. Поэтому циркадианные и циркануальные ритмы функций организма
чрезвычайно важны для нормальной жизнедеятельности, как человека, так и животных [Лабунец И.Ф., 2012].
Показано, что во время переходных фаз годового цикла (весна и осень),
особенно четко проявляется так называемый сезонный десинхроноз, который характеризуется изменением и рассогласованием самых различных функций организма [Лабунец И.Ф., Бутенко Г.М., 2007]. Большинство максимумов и минимумов сезонных ритмических колебаний приходится на февраль и август. Эти мес яцы называются переломными точками направления фаз годовых биологических
ритмов, то есть биологически год делится февралем и августом на две половины,
в пределах которых направления фаз годовых биологических ритмов противоположны [Прохорова Э.М., 2010].
В современных городских электрофицированных условиях наблюдается
маскировка сезонных изменений длительности светового дня и ночи и, соответственно, длительности секреции мелатонина. В ряде исследований констатировано
отсутствие сезонных изменений в секреции мелатонина в низких и средних широтах [Illnerova H., Zvolsky P., Vanecek J., 1985; Matthews C.D., Guerin M.V., Wang
X., 1991]. Напротив, сезонные изменения с более длительной секрецией мелатонина в зимний период наблюдаются в субполярных и полярных высоких широтах
с выраженными изменениями в фотопериоде и освещенности [Martikainen H. et
al., 1985; Kauppila A. et al., 1987; Levine M.E., Milliron A.N., Duffy L.K., 1994] и
высоким уровнем мелатонина в дневное время [Hau M. et al., 2002].
Есть достаточное количество фактов, которые указывают на скоординированность репродуктивной функции со временем года (уровень освещенности окружающей среды) [Арав В.И. и др., 2006; Arav V.I., Slesareva E.V., Slesarev S.M.
2008]. Большинство млекопитающих используют изменения продолжительности
дня и ночи для регулирования годового цикла воспроизводства [Goldman B.D.,
2001]. Есть данные, что у мужчин, репродуктивная функция связана с сезоном
33
рождения. Среднее количество потомства выше и процент бездетных лиц ниже у
мужчин, родившихся весной, чем у мужчин, родившихся в течение осени [Huber
S. et al., 2004]. Сезонные изменения влияют не только на цикличность репродуктивной функции, а также на другие физиологические системы организма. Циркануальные различия воспроизводства контролируются относительной длиной
светлых и темных периодов [Lincoln G.A., 2002]. Короткие регулярные циклы течки летом и длинные переменные циклы зимой, вероятно, отражают реакцию самки на сигналы окружающей среды [Ferguson S.A., Maier K.L., 2013]. Было показано существование циркадианного ритма сперматогенеза у белых крыс [Арав В.И.
и др., 2006]. У хомяков короткий период повышенного уровня мелатонина в летнее время оказывает прогонадотропный эффект, длительный период в зимнее
время – антигонадотропный, тогда как у овец наблюдается обратная картина
[Арутюнян А.В. и др., 2003]. В эксперименте, проведенном на овцах, контролировали синтез мелатонина в крови в зависимости от фотопериода у матери и пото мства, где наблюдали волнообразные изменения концентрации мелатонина, в светлые периоды происходило уменьшение, в темные – увеличение гормона как у матери, так и у потомства [Santiago-Moreno J. et al., 2000].
Мелатонин, синтезируемый пинеальной железой, играет существенную
роль в регуляции полового созревания. Удлинение продолжительности светлого
времени суток, когда выработка эндогенного мелатонина эпифизом подавляется,
способствует преждевременному половому созреванию, и, наоборот, при увеличении длительности темновой фазы суток проявляется антигонадотропное дейс твие мелатонина, поскольку выработка этого гормона эпифизом повышается
[Beery A.K. et al., 2008]. Многолетние исследования популяции темной полевки в
Карелии показали, что скорость роста и полового созревания различна у особей
весенних и осенних когорт: животные ранних выводков характеризуется быстрым
ростом и относительно продолжительной репродуктивной фазой; полевки, родившиеся в летний или осенний сезон, созревают в основном после зимовки
[Ивантер Э.В., Леонтьев И.А., 2013]. Наступление половой зрелости в молодом
34
возрасте и рождение в более ранние календарные сроки сопряжено с сокращением продолжительности жизни у самцов водной полевки [Назарова Г.Г., 2011].
При сравнении массы тела и краниокаудального размера крысят отмечено,
что вес тела в осенне-зимний период был несколько выше, чем в весенний и летний, а второй показатель в первые 2 недели жизни – ниже, чем в летний сезон
[Утембаева Н.Т. и др., 2009]. В исследовании, проведенном на кроликах, у живо тных получавших мелатонин наблюдалось снижение веса по сравнению с особями,
которые получали пищу с высоким содержанием жиров [Mahmoud R.H. et al.,
2007]. Животные, такие как овцы и сибирские хомяки, демонстрируют ежегодные
фотопериодические изменения в циклах аппетита и массы тела. Увеличение потребления продуктов питания и увеличение веса наблюдаются летом и снижение
потребление и потери веса в зимние дни [Adam C.L., Mercer J.G., 2004]. Известно
что, воздействие света в ночное время суток нарушает метаболические процессы
и приводит к избыточной массе тела [Fonken L.K., Workman J.L., Walton J.C.,
2010; Szantoova K. et al., 2011]. Недавние исследования показали, что у животных,
длительно находившихся в условиях нарушенного ритма дня и ночи, были выявлены нарушения метаболизма в виде абдоминального ожирения, гиперхолестер инемии и глюкозурии [Виноградова И.А., 2007; Prunet-Marcassus B., Desbazeille M.,
Bros A., 2003]. У экспериментальных животных, находившихся при большей интенсивности освещения, происходило снижение аппетита и потребления корма
[Fonken L.K., Workman J.L., Walton J.C., 2010; Bojkova B. et. al., 2008].
Обнаружено достоверное влияние календарного месяца рождения на продолжительность жизни. Самцы водной полевки, родившиеся в марте, имеют наиболее короткую среднюю длительность жизни. Выживаемость самцов, родившихся в более поздние календарные сроки, выше [Назарова Г.Г., 2011]. В условиях
умеренно-холодный климат средних широт онтогенез весенних сеголеток характеризуется очень короткой предрепродуктивной и относительно продолжительной репродуктивной фазой, у осенних сеголеток – наоборот. При этом продолжительность жизни последних в два-три раза выше [Шварц С.С. и др., 1964].
35
У животных в условиях угнетения функции эпифиза ускоряется выключение репродуктивной функции и развитие метаболического синдрома, уменьшается продолжительность жизни. В тоже время световая депривация, при которой
функция эпифиза усиливается, увеличивает продолжительность жизни животных
[Виноградова И.А., Анисимов В.Н., 2012, 2012а; Лабунец И.Ф., 2012].
Показано, что у самцов содержание белка в моче значительно увеличивается в весенние месяцы, у самок данный показатель остается стабильным [Назар ова
Г.Г., Проскурняк Л.П., 2012].
Сезонность рождения влияет на различные виды онкопатологии. Показано,
что от сезона рождения зависит предрасположенность к лейкемии, злокачественным новообразованиям мозга, раку легкого, молочной железы и яичек [Вайсерман
А.М. и др., 2011; Higgins C.D. et al., 2001; McNally R.J.Q. et al., 2002; Brenner A.V.
et al., 2004; Halperin E.C. et al., 2004; Nyari T.A., Kajtar P., Parker L., 2006;]. Проведены исследования, показавшие наличие взаимосвязи между сезонным ритмом
опухолевого роста в молочной железе и содержанием мелатонина в организме. В
северных широтах в условиях полярного дня продукция мелатонина подавлена,
что провоцирует ускорение опухолевого процесса, а во время полярной ночи наблюдается замедление опухолевого процесса под действием повышенной продукции мелатонина [Борисенков М.Ф., Баженов С.М., 2005; Holdaway I.M., 1991;
Erren T.C., Reiter R.J., Piekarski C., 2006]. Воздействие света в ночные часы является фактором риска увеличения спонтанного канцерогенеза [Anisimov V.N.,
2003; Cos S. et al., 2006; Vinogradova I.A. et al., 2010; Anisimov V.N. et. al., 2012].
Косинор-анализ выявил значительные различия суточных ритмов исследованных физиологических показателей (кислотно-основное состояние крови и систолическое/диастолическое артериальное давление) в разные сезоны года. Как
правило, в декабре суточные ритмы были хорошо выражены, а в сентябре они или
отсутствуют, или «сглажены», «размыты», особенно ярко эти различия проявляются при регистрации артериального давления [Чибисов С.М. и др., 2006].
Известно что, фотопериод влияет на достаточно большое количество различных показателей у животных при адаптации к различным сезонам. Так, у
36
джунгарских хомяков при коротком световом дне по сравнению с длинным наблюдается усиление реакции на стресс-факторы. Причем, данные реакции коррелируют с уменьшением массы тестикул, концентрацией тестостерона и массой
тела [Bilbo S.D. et al., 2002].
Таким образом, эпифиз участвует в поддержании внутреннего гомеостаза и
в то же время привлекается для эндокринного обеспечения суточных колебаний
различных физиологических функций [Арушанян Э.Б., Бейер Э.В, 1995]. С помощью мелатонина пинеальная железа участвует в регуляции циркадианных и циркануальных ритмов, репродуктивной функции, антиоксидантной и противоопухолевой защите организма [Виноградова И.А., 2007; Анисимов В.Н., Виноградова
И.А., 2008; Bullough J.D., Rea M.S., Figueiro M.G., 2006]. Удаление эпифиза у животных приводит к ускорению полового созревания, увеличению овуляторной фазы цикла, снижению уровня инсулина, толерантности к глюкозе, повышению
уровня холестерина и свободных жирных кислот, секреции желудочного сока, агрессии; у молодых особей ускорятся рост тела; у людей нарушаются циркадные
ритмы водно-солевого обмена, артериального давления [Анисимов В.Н., 2008].
Вмешательства в световой режим и обусловленные этим нарушения естественных ритмов мелатонина вызывают масштабные разрушительные эффекты,
приводящие к десинхронозу многих систем организма, результатом которого могут стать серьезные медицинские проблемы [Navara K.J., Nelson R.J., 2007].
37
1.3. Параметры выбора биологических возрастных маркеров старения
Одними из основных показателей цивилизованности стран, согласно ВОЗ,
являются уровень здоровья и продолжительность жизни населения. Снижение
продолжительности жизни касается в значительной мере трудоспособного возраста, так как приводит к парадоксальным изменениям в демографической с итуации.
В настоящее время в России имеет место снижение рождаемости, отрицательный
прирост и быстрое постарение населения [Шляфер С.И., 2013]. В то же время наблюдается резкое увеличение в составе населения людей пожилого и старческого
возраста. В России пожилые люди являются одной из самых многочисленных с оциальных групп населения. В 2010 г. в России по результатам переписи населения
процентная доля лиц старше трудоспособного возраста составила 22,2%, т.е. 31,7
млн. человек [Всероссийская перепись населения 2010]. В Карелии из общей численности населения пятая часть приходится на возрастную группу с тарше трудоспособного возраста, и из года в год численность этой группы увеличивается
(19,2% – 20,0%). Увеличение в общей численности населения относительной доли
и в абсолютной численности людей пожилого возраста делает особо актуальными
проблемы, связанные с тем, как старые люди вписываются в контекст современной действительности. В экономически развитых странах мира причиной стар ения населения является снижение смертности населения в старших возрастных
группах, связанной с прогрессом медицины и здравоохранения, а также повышением жизненного уровня населения. В развивающихся странах по последним прогнозам в ближайшие десятилетия рождаемость будет существенно снижаться, так
что к середине XXI столетия около 20% населения мира составят люди в возрасте
60 лет и старше [Неретина С.С., 2002].
Проблема существенного увеличения продолжительности жизни за счет
применения новейших биомедицинских технологий требует своего осмысления,
поскольку интенсивность биомедицинского вмешательства в природу человека
постоянно возрастает. Уже сейчас предполагаемая средняя продолжительность
38
жизни благодаря внедрению различных биомедицинских технологий в развитых
странах может увеличиться примерно на 45% [Фукуяма Ф., 2008].
Старение – биологический разрушительный процесс, возникающий в результате увеличивающегося с возрастом повреждающего действия экзогенных и
эндогенных факторов, приводящий к снижению функций организма и его приспособляемости. Викаунт – процесс, стабилизирующий жизнедеятельность организма, повышающий его надежность, то есть процесс антистарения [Фролькис В.В.,
1988]. В процессе жизнедеятельности интенсивность влияния стрессовых нагр узок увеличивается, а адаптационные возможности организма снижаются, что пр иводит к старению. В зависимости от надежности викаунта старение может быть
физиологическим или патологическим (ускоренным). Ускоренное старение стимулирует развитие различных патологий и болезней (сахарный диабет, гипертония, ишемическая болезнь сердца, атеросклероз сосудов, онкологические заболевания и др.). Перечисленные болезни усиливают процесс старения и ослабляют
викаунт – возникает порочный круг, продолжительность жизни и качество жизни
снижаются [Фролькис В.В., 1988].
Старение характеризуется сложными функциональными и структурными
изменениями на различных уровнях организации биосистемы, причем с возрастом
выраженность деструктивных сдвигов увеличивается, что позволяет, на первый
взгляд, считать календарный («астрономический» или «хронологический») во зраст мерой, характеризующей этот универсальный процесс. Календарный возраст
отражает старение организма и его систем в среднем для популяции, дает стандартные средние вероятности смерти и ожидаемой продолжительности жизни
[Крутько В.Н., Донцов В.И., Смирнова Т.Н., 2005]. Однако наступающие с возрастом морфофункциональные изменения органов и систем организма, как известно, характеризуются большими индивидуальными различиями [Абрамович
С.Г., Михалевич И.М., 2001; Донцов В.И. и др., 2002; Голованова Е.Д., 2009]. Хорошо известно, что два индивидуума одного календарного возраста могут существенно отличаться по интенсивности возрастного износа физиологических функций [Войтенко В.П., 1982]. Это указывает на то, что старение – не унитарный, а
39
структурированный процесс, что биологическое (внутрисистемное) время, в о тличие от астрономического, разделяется на отдельные потоки, каждому из которых соответствует тот или иной статистический фактор [Войтенко В.П., 1985].
С тех пор как геронтологами была осознана неравномерность старения,
появилось понятие биологического возраста [Позднякова Н.М. и др., 2011]. Биологический возраст – это показатель уровня развития, изменения или износа
структуры или функции элемента организма, функциональной системы или организма в целом, выраженный в единицах времени, путем соотнесения значений
определяющих эти процессы биомаркеров старения с эталонными среднестатистическими зависимостями изменений этих биологических маркеров от календарного возраста [Крутько В.Н., Донцов В.И., Смирнова Т.Н., 2005]. Другие авторы
считают, что биологический возраст объективно отражает снижение функциональных возможностей организма человека. Это модельное понятие, определяемое как соответствие индивидуального морфофункционального уровня некоторой
среднестатистической норме данной популяции, отражающее неравномерность
развития, зрелости и старения различных физиологических систем и темп возрастных изменений адаптационных возможностей организма и меру его жизнеспособности на каждом этапе онтогенеза [Абрамович С.Г. и др., 2008]. Определение
биологического возраста является уникальным методом постановки диагноза, который принципиально ориентирован на интегральную оценку состояния здоровья
индивидуума через количественную оценку степени его постарения («степени износа») [Белозерова Л.М., 2006б].
Биологический возраст может, как приблизительно совпадать с календарным (в этом случае процесс старения будет являться физиологическим), так и
значительно отличаться (когда процесс старения имеет патологический характер).
В случае патологического типа, старение может быть как ускоренным (биологический возраст опережает календарный), так и замедленным (календарный во зраст опережает биологический) [Finkelstein M., 2006]. В случае отставания биологического возраста от хронологического можно предположить большую длительность предстоящей жизни, в противоположном варианте – преждевременное ста-
40
рение или преждевременная старость [Позднякова Н.М. и др., 2011]. Четкость работы «биологических часов» организма является гарантией его жизнеспособности, а нарушение упорядоченности биологических процессов – десинхроноз –
может стать разрушительным и вредоносным для организма и ускорять его стар ение [Крутько В.Н. и др., 2014].
На биологический возраст влияют различные факторы: генетические (эндогенные, наследственные), например мутации в некоторых генах; внешние (экзогенные, приобретенные), включающие профессиональные вредности (химические, токсические вещества, канцерогены, ионизирующая радиация); экологические (загрязнение окружающей среды); вредные привычки (злоупотребление алкоголем, табакокурение), а также психологические, физиологические и прочие
параметры, отражающие состояние здоровья, работоспособность и адаптацио нные возможности человека [Крутько В.Н., Донцов В.И., Смирнова Т.Н., 2005;
Анисимов В.Н., 2008; Пучкова Е.И., Алишев Н.В., 2011].
Первым шагом при определении биологического возраста является выбор
пригодного для этой цели комплекса тестов (батареи тестов). Существует большое количество (более 40) таких методик, что свидетельствует об отсутствии
единого подхода к измерению биологического возраста [Анисимов В.Н., 2008].
В ряде работ обсуждаются критерии, которым должны удовлетворять биологические возрастные маркеры старения [Arking R., 1998; Thomas E.J., 2006].
Биологические маркеры должны: изменяться с возрастом со скоростью, которая
отражает скорость старения; отражать физиологический возраст; позволять постоянно контролировать изменения какого–либо важного для организма процесса;
быть существенными для поддержания здоровья; служить предиктором продо лжительности жизни и ретроспективным маркером старения; быть легко воспроизводимыми; отражать изменения, происходящие за относительно короткое время;
быть измеримыми у разных видов животных; быть не летальными и, желательно,
неинвазивными и минимально травматичными.
С точки зрения специалистов Геронтологического исследовательского центра Национального института старения США в Балтиморе, биологические возрас-
41
тные маркеры старения должны удовлетворять следующие требования: быть не
летальными; легко воспроизводимыми; выявлять существенные нарушения в течение относительно короткого времени; быть существенными для эффективного
поддержания здоровья и предупреждения болезней; отражать стабильность индивидуальных различий и измеряемый параметр, который может быть предсказан в
более позднем возрасте; существенные лонгитудинальные возрастные изменения
должны соответствовать данным, полученным в поперечных исследованиях; о тражать некоторые фундаментальные биологические процессы старения и обмена;
должны быть высоко воспроизводимы при сравнении животных разных видов;
скорость возрастных изменений должна быть пропорциональна различиям в пр одолжительности жизни разных видов [Анисимов В.Н., 2003]. Кроме этого, при
определении биологического возраста желательно учитывать показатели патологического возраста; предусмотреть оценку профиля старения по системам и органам; учитывать апробированные в мировой практике тесты и формулы и совр еменные средства информатики [Крутько В.Н., Донцов В.И., Смирнова Т.Н., 2005].
Несмотря на множественность требований к маркерам старения, основными
являются: безопасность для обследуемого и техническая простота выполнения;
разнотипность; сопряженность с важнейшими жизненными функциями и инт егральной жизнеспособностью [Позднякова Н.М. и др., 2011; Miller R.A., 2001].
Все исследуемые параметры можно условно разделить на две группы:
1).
Параметры, которые могут быть измерены неинвазивным методом,
это – характеристики поведения, температура, вес, размеры тела, содержание различных веществ и микроэлементов в биологических жидкостях (моче и др.) или
волосах и т.д.
2).
Показатели, измерение которых возможно только инвазивными мето-
дами. К ним относятся определение биохимического анализа крови, содержание
различных ферментов, веществ и микроэлементов в жизненно важных органах,
мембранные потенциалы клеток сердца, мышц и мозга, компоненты генетического материала и т.д.
42
В случае использования неинвазивных методов у исследователя имеется
возможность дальнейшего наблюдения за исследуемым объектом и определения
его продолжительности жизни [Соловьева А.С., 2003]. Изучение разнообразных
функций организма на разных этапах онтогенеза в условиях нормы и патологии
открывает широкие возможности разработки принципиально новых неинвазио нных методов клинической диагностики, построенных на анализе таких показателей как частота сердечных сокращений, температура тела, артериальное давление
и др. [Прохорова Э.М., 2010]. Часть из существующих методик с некоторыми поправками используется у животных. В качестве объектов исследования использ уются дрожжи, нематоды, плодовые мухи, короткоживущие рыбы, мыши и крысы
[Анисимов В.Н., Забежинский М.А., Попович И.Г., 2009].
Очевидно, что достаточно трудно выбрать показатель в качестве маркера
старения, который удовлетворял бы всем критериям. В таблице 1.1 перечислен
ряд переменных показателей, которые могут быть использованы в качестве биологических возрастных маркеров старения при изучении влияния на него разных
генетических манипуляций у лабораторных организмов (дрожжей, червей, плодовых мух и грызунов) [Анисимов В.Н., 2008; Анисимов В.Н., Забежинский М.А.,
Попович И.Г., 2009].
Простота проведения того или иного теста не свидетельствует о его низкой
информативности. Так, оценка постарения на основе некоторых внешних проявлений (поседение, облысение) может не уступать той, которая проведена с помощью сложных инструментальных методик [Позднякова Н.М. и др., 2011].
Разнообразие биологических ритмов в организме свидетельствует о том, что
они определяются качественно различными процессами, совершающимися в различных структурах и на разных уровнях интеграции [Шапошникова В.И., 2008].
Классификация индикаторов биологического возраста рассматривается с точки
зрения уровня их проявления в организме. Показано, что этими уровнями являются молекулярный, органоидный, нейрогуморальный, органосистемный, уровень
внешнего проявления, уровень интегральной индикации [Крутько В.Н., Славин
М.Б., Смирнова Т.М., 2002].
43
Таблица 1.1
Показатели, которые могут быть использованы в качестве биомаркеров
при исследовании влияния генетических изменений
на старение модельных организмов (Анисимов В.Н., 2008)
Функция
Поведение
Параметр
Негативный геотаксис
Исследовательская
активность
Двигательная активность
Полет
Движения тела
Фарингеальный насос
Обучение
Избегание запаха
Дискриминация
Хоботковый ответ
Чувствительность Механорецепция
Хемотаксис
Изотермальное отслеживание
Устойчивость
к стрессу
Фертильность
Гистологические
тесты
Молекулярные
переменные
Исследование мышц
Анализ нервной системы
Накопление пигмента
Обмен белка
Активность ферментов
Экспрессия генов Кандидатные гены
Исследование всего
генома
Организм
Мухи
Нематоды, мухи, грызуны
Нематоды, мухи, грызуны
Мухи
Нематоды, мухи, грызуны
Нематоды
Нематоды, мухи, грызуны
Нематоды, мухи, грызуны
Мухи
Нематоды, мухи, грызуны
Нематоды, мухи, грызуны
Нематоды, мухи, грызуны
Дрожжи, нематоды, мухи,
грызуны
Дрожжи, нематоды, мухи,
грызуны
Нематоды, мухи, грызуны
Нематоды, мухи, грызуны
Дрожжи, нематоды, мухи,
грызуны
Дрожжи, нематоды, мухи,
грызуны
Дрожжи, нематоды, мухи,
грызуны
Дрожжи, нематоды, мухи,
грызуны
Дрожжи, нематоды, мухи,
грызуны
Биология старения, несмотря на успехи последнего десятилетия, пока не
создала метода количественной оценки скорости старения индивида, располагая
которым можно было бы предсказать продолжительность жизни особи. Количественный результат геронтологических опытов часто сводится к регистрации
44
«возрастных различий» или «возрастных изменений», и, хотя в литературе оба
термина нередко используются как равнозначные, каждый имеет свое собственное смысловое содержание [Обухова Л.К., Измайлова Д.М., Соловьева А.С.,
2006]. Оценка уровня жизнеспособности и степени старения экспериментальных
животных может осуществляться двумя методами: «поперечным» («горизонтальным») и «продольным». Поперечное исследование предполагает однократное измерение изучаемых параметров у особей разного возраста в данный момент вр емени. Поперечные методы (cross-section) изучения, а именно с их помощью поставляется основной массив эмпирических фактов, позволяют определить средние
возрастные различия между группами животных. Анализ средних величин не может сказать ничего о том, с какой скоростью стареет особь и каковы индивидуальные черты этого процесса. Продольный метод подразумевает наблюдение за
одними и теми же особями в течение долгого периода от юности до старости и
смерти. Только длительное (longitudinal) наблюдение одних и тех же подопытных
животных позволяет проследить истинные возрастные изменения, совокупность
которых складывается в адекватную динамическую картину старения. Результатом как поперечного, так и продольного исследования является возрастная зависимость изучаемого параметра, которая, позволяет сравнить между собой молодых и старых [Соловьева А.С., 2003; Обухова Л.К. и др., 2006].
Обычно для определения биологического возраста используют функциональные показатели органов и систем, отражающие именно возрастные изменения организма, а не вторичные, вызванные различными патологическими процессами. Построение модели биологического возраста идет по следующим направлениям:
1) интегральная оценка биологического возраста с помощью множественной
линейной регрессии;
2) дифференциальная оценка биологического возраста отдельных физиологических систем на основе параметрических профилей;
3) интегрально-дифференциальная оценка биологического возраста на основе
факторного анализа.
45
В практическом виде определение биологического возраста – это измерение
степени отклонений различных структурно-функциональных характеристик организма от нормы при обследовании одного и того же индивидуума [Крутько В.Н.,
Донцов В.И., Смирнова Т.Н., 2005; Голованова Е.Д., 2009].
Для вычисления биологического возраста используют метод множественной линейной регрессии, выражающей зависимость возраста от ряда физиологических параметров [Голованова Е.Д., 2009]. В совокупности в различных моделях
биовозраста задействовано около 150 клинико-физиологических, психометрических, иммунологических, антропометрических, биохимических, эндокринологических, цитологических и других показателей [Маркина Л.Д., 2001; Butler R.N. et
al., 2004]. Каждые физиологические возрастные параметры старения имеют как
свои преимущества, так и ограничения [Анисимов В.Н., 2008]. Небольшое число
показателей биологического возраста (3–4) не позволяет дифференцировать типы
и профиль старения, но и увеличение числа показателей (более 10–15) не дает
точного определения биологического возраста. Оптимальным, видимо, является
набор из наиболее отличающихся тестов, охватывающих различные системы и
органы и отражающий: возрастную физиологию, возрастную хроническую патологию, умственную и физическую работоспособность [Крутько В.Н., Донцов
В.И., 2011]. До конца нерешенным остается вопрос о том, какие же показатели
максимально пригодны для определения биологического возраста, ввиду их значительной физиологической и индивидуальной вариации. Для ответа на этот вопрос полезно учитывать такой критерий как отношение изменения величины биологического возрастного маркера старения в течение жизни к межиндивидуальному разбросу его значений [Крутько В.Н., Донцов В.И., Смирнова Т.Н., 2005].
Таким образом, биологический возраст рассматривается как математическая
модель возрастных структурных и функциональных изменений организма
[Крутько В.Н. и др., 2001, 2002; Подколзин А.А и др., 2001; Донцов В.И. и др.,
2002; Голованова Е.Д., 2009].
Различают интегральные и парциальные модели биологического возраста.
Интегральные построены на основе физиологических возрастных параметрах, ха-
46
рактеризующих состояние организма в целом, – нервно-психические тесты, показатели сердечно-сосудистой системы и др. Парциальные модели формируются на
принципе подбора показателей, отвечающих лишь за одну из физиологических
систем [Голованова Е.Д., 2009].
Большое значение имеют методики определения биологического возраста,
разработанные в лаборатории онтогенеза Пермской медицинской академии Л.М.
Белозеровой: по параметрам физической и умственной работоспособности, анализу крови, данным спирографии, эхокардиографии, которые наиболее хорошо по дходят для определенной цели [Белозерова Л.М., 2006а, б; Белозерова Л.М., Одегова Т.В., 2006; Белозерова Л.М., Соломатина Н.В., 2008].
Среди большого количества методик определения биологического возраста
особое распространение в науке и практике нашел метод В.П. Войтенко с соавт.
как наиболее доступный и интегральный, он широко применяется во многих исследованиях, посвященных проблемам старения, а также соответствия паспортного возраста биологическому [Войтенко В.П., 1982; Плакуев А.Н., Юрьева М.Ю.,
Юрьев Ю.Ю., 2011].
В отечественной литературе первая работа по определению биологического
возраста была опубликована в 1935 г. П.Н. Соколовым, который использовал показатель морщинистости кожи. Дальнейшее развитие методов определения биологического возраста было связано с поиском более чувствительных к процессу
старения морфофункциональных показателей, названных биомаркерами старения
[Войтенко В.П., 1982]. В случае, когда ни одной из методик невозможно отдать
предпочтения, имеет смысл принять за оценку биологического возраста среднее
арифметическое оценок, полученных по всем методикам. Такой прием позволяет
отразить в итоговой оценке преимущества информативности всех использованных методик и одновременно понизить роль погрешности каждой из них [Поз днякова Н.М. и др., 2011].
Для обработки результатов, полученных в процессе измерения биологического возраста и их интерпретации, используют модели биологического возраста
[Войтенко В.П., 1982]. Различают:
47
1) аналитические (фундаментальные и диагностические (прикладные);
2) полные (абсолютная оценка биологического возраста) и неполные (относительная оценка биологического возраста);
3) структурированные и унитарные;
4) интегральные и парциальные;
5) регрессионные и дискриминантные, факторные, кластерные.
Значение проблемы биологических маркеров старения состоит в выявлении
факторов, способствующих преждевременному и (или) ускоренному старению, с
одной стороны, и в оценке эффективности применения средств, профилактики
преждевременного старения – с другой [Анисимов В.Н., 2008]. Таким образом,
установление биологического возраста должно строиться на комплексной и этапной основе с учетом индивидуальных особенностей старения и включать показ атели, характеризующие конкретные причины и механизмы старения [Крутько
В.Н., Донцов В.И., 2011; Плакуев А.Н., Юрьева М.Ю., Юрьев Ю.Ю., 2011].
48
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Животные
Главным биологическим звеном в системе эксперимента являются лабораторные животные. Вид избрания для проведения научного эксперимента лабор аторных животных, их анатомо-физиологические особенности, здоровье, генетическая однородность, отсутствие скрытых заболеваний, а так же условия ухода, с одержание и кормление во многом предопределяют фактические результаты [Макаров В.Г., Макарова М.Н., 2013]. Работа была проведена на 261 аутбредной кр ысе обоего пола собственной разводки, первоначально полученных из НИИ онкологии им. Н.Н. Петрова. Использование белых крыс связано с тем, что они наиб олее удобны для проведения эксперимента ввиду их анатомо-физиологических
особенностей [Анисимов В.Н., Забежинский М.А., Попович И.Г., 2009]. У крыс
достаточная продолжительность жизни, они более устойчивы к инфекциям, чем
мыши [Каркищенко Н.Н., 2010].
Крыс содержали в виварии Петрозаводского государственного университета
в контролируемых условиях окружающей среды (температура 22±2 0С; относительная влажность 30-70%; кратность воздухообмена 10/час); в пластмассовых
клетках с верхней крышкой из нержавеющей стали, с подстилкой обеспыленной
из деревянной стружки, по 10 крыс в каждой клетке; при свободном доступе к
гранулированному корму (ГОСТ Р 50258-92 «Комбикорма полнорационные для
лабораторных животных. Технические условия»: содержание протеина более
25%, жиров 6-12%, кальция и фосфора 1-1,4%, лизина и метионина 0,7-1,5%, микроэлементов и витаминов 3-4%) и питьевой воде. Содержание животных соответствовало правилам лабораторной практики и Приказу Министерства здравоохр анения и социального развития Российской Федерации от 23 августа 2010 г. №
708н «Об утверждении Правил лабораторной практики». При проведении экспе-
49
риментов были приняты меры, позволяющие избежать излишних физических
страданий или повреждений животных.
Работа была выполнена с соблюдением международных принципов
Хельсинской декларации Всемирной Медицинской Ассоциации о гуманном
отношении к животным [Хельсинкская Декларация Всемирной Медицинской
Ассоциации,
2000],
принципов
гуманности,
изложенных
в
директиве
Европейского Сообщества (№ 86/609 ЕС), «Биоэтических правилах проведения
исследований на человеке и животных» [Белоусов Ю.Б., 2005] и «Руководстве по
лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских
технологиях» [Каркищенко Н.Н., 2010].
2.2. Схема эксперимента
В опытах на крысах было изучено влияние годового цикла фотопериодизма
на физиологические возрастные параметры и продолжительность жизни
лабораторных крыс в зависимости от сезона рождения. За животными наблюдали
до естественной гибели особей.
Первая (дата рождения: конец апреля – начало мая; NL-Spring; 46 самцов и
40 самок) и вторая группы животных (дата рождения: конец октября – начало
ноября; NL-Autumn; 48 самцов и 52 самки) находились в условиях естественного
освещения северо-запада России (рис. 2.1).
В данном режиме освещенность определялась сезоном года (табл. 2.1):
зимой минимальная продолжительность дня составляла 5,14 ч., а летом
продолжительность светового дня достигала 21 ч. («белые ночи»).
У животных группы NL-Autumn с осенней датой рождения эмбриональное
развитие происходило в условиях уменьшения продолжительности светового дня,
фаза прогрессивного роста совпала с темным временем года (минимальной продолжительностью светового дня), а фаза стабильного роста – со светлым временем (максимальной продолжительностью светового дня).
50
Рис. 2.1. Схема распределения крыс по экспериментальным группам
У крыс, группы NL-Spring, наоборот, вынашивание плода и рост полученного потомства совпали с увеличением продолжительности светового дня и в
дальнейшем с периодом «белых ночей», а фаза стабильного роста – с темным
36
32
28
24
20
16
12
8
4
21:36:00
19:12:00
16:48:00
14:24:00
12:00:00
9:36:00
7:12:00
4:48:00
2:24:00
0:00:00
0
продолжительность дня,
ч.
временем года (минимальной продолжительностью светового дня) (рис. 2.2).
возраст, мес.
NL-Spring
NL-Autumn
Рис. 2.2. Изменение продолжительности дня в течение эндогенного года
в зависимости от даты рождения крыс
Примечание. NL-Spring – группа крыс с весенней датой рождения; NL-Autumn – группа
крыс с осенней датой рождения
51
Таблица 2.1
Продолжительность дня в течение годового цикла
на 61°817' СШ (г. Петрозаводск)
Дата
01.01
10.01
20.01
01.02
10.02
20.02
01.03
10.03
20.03
01.04
10.04
20.04
01.05
10.05
20.05
01.06
10.06
20.06
01.07
10.07
20.07
01.08
10.08
20.08
01.09
10.09
20.09
01.10
10.10
20.10
01.11
10.11
20.11
01.12
10.12
20.12
01.01
Белые
ночи
+
+
+
+
+
+
+
Восход
11:04:09
10:54:29
10:36:30
10:08:01
09:43:25
09:13:57
08:46:06
08:17:26
07:45:02
07:05:55
06:36:48
06:05:02
05:31:23
05:05:24
04:39:09
04:13:32
04:00:56
03:56:15
04:03:50
04:18:34
04:40:51
05:11:42
05:35:51
06:02:36
06:34:01
06:57:04
07:22:26
07:50:27
08:13:52
08:40:41
09:14:02
09:39:32
10:07:19
10:34:58
10:52:44
11:04:19
11:04:19
Заход
16:30:16
16:47:43
17:12:45
17:46:37
18:12:45
18:41:24
19:06:29
19:30:53
19:57:26
20:29:02
20:52:55
21:19:55
21:50:10
22:15:00
22:41:43
23:10:01
23:25:44
23:34:24
23:31:07
23:19:17
22:59:01
22:28:21
22:02:32
21:32:04
20:54:00
20:24:48
19:52:06
19:16:15
18:47:22
18:16:07
17:40:33
17:15:58
16:51:50
16:31:05
16:20:42
16:18:26
16:29:51
Солнце
Зенит
13:47:12
13:51:06
13:54:37
13:57:19
13:58:05
13:57:41
13:56:18
13:54:10
13:51:14
13:47:28
13:44:51
13:42:28
13:40:46
13:40:12
13:40:26
13:41:47
13:43:20
13:45:19
13:47:29
13:48:55
13:49:56
13:50:02
13:49:11
13:47:20
13:44:00
13:40:56
13:37:16
13:33:21
13:30:37
13:28:24
13:27:18
13:27:45
13:29:34
13:33:01
13:36:43
13:41:22
13:47:05
Продолжительность дня
05:26:06
05:53:13
06:36:14
07:38:35
08:29:19
09:27:26
10:20:21
11:13:26
12:12:23
13:23:06
14:16:07
15:14:52
16:18:46
17:09:35
18:02:33
18:56:28
19:24:48
19:38:08
19:27:15
19:00:42
18:18:10
17:16:38
16:26:40
15:29:27
14:19:58
13:27:43
12:29:40
11:25:47
10:33:29
09:35:25
08:26:31
07:36:26
06:44:29
05:56:05
05:27:57
05:14:06
05:25:32
52
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). Для измерения освещенности помещений
использовали люксметр «Ф-107» (Россия).
Третья группа являлась контрольной: крысы находились в условиях
стандартного чередующегося режима освещения (12ч.Т:12ч.С; LD; 46 самцов и 42
самки). Люминесцентные лампы (освещенность 750 лк на уровне клеток)
освещали помещение в течение 12 дневных часов, на ночь (12 ч.) свет отключали.
Окна в помещении отсутствовали.
2.3. Методы изучения параметров гомеостаза
В работе исследовали различные показатели гомеостаза и старения (масса
тела, половое созревание, поглощение корма и воды, диурез, общий и
биохимический анализ мочи, эстральный цикл). Проводили измерение уровня
глюкозы в крови и ректальной температуры тела. Исследовали динамику гибели
животных, продолжительность жизни и развитие возрастной патологии, включая
опухоли.
2.3.1. Физиологические (неинвазивные) методы исследования
2.3.1.1. Методика определения скорости полового созревания
Ежедневно, начиная с 15 дня после рождения, у крыс путем визуального наблюдения фиксировали время полового созревания: у самцов – время опущения
яичек в мошонку; у самок – время открытия влагалища.
2.3.1.2. Методика определения массы тела
Крыс ежемесячно индивидуально взвешивали на электронных весах с
точностью до 1 г. В каждой группе вычисляли среднее значение массы животных
и ошибки среднего (М±m).
53
2.3.1.3. Методика определения потребления корма
Один раз в месяц, одновременно со взвешиванием животных, производили
определение суточного количества потребляемого корма. Крысу помещали на
сутки в индивидуальную метаболическую клетку, которая была снабжена
индивидуальной кормушкой и поилкой. Процесс измерения потребления корма
проводился в ручную, при взвешивании определяли разницу между количеством
оставшегося корма и начальным количеством, предварительно измеренным и
помещенным в контейнер [Анисимов В.Н., Забежинский М.А., Попович И.Г.,
2009].
2.3.1.4. Методика определения эстральной функции
У самок, начиная с 3-месячного возраста, ежедневно в течение 2-х недель
один раз в три месяца брали влагалищные мазки для изучения эстральной функции самок. Известно, что в различные фазы овуляторного цикла у грызунов влагалищное содержимое имеет неодинаковый состав, легко определяемый при микроскопии. Весь овуляторный цикл крысы условно делился на следующие стадии:
1) диэструс или стадия покоя; 2) проэструс или стадия подготовки к течке; 3) эструс или стадия течки; 4) метаэструс или стадия после течки. Соответственно этим
фазам изменялся состав влагалищного содержимого. Мазки готовили по общепринятой методике [Кабак Я.М., 1968] из влагалищного содержимого, полученного утром в одно и то же время посредством введения во влагалище крыс ватного
тампона (табл. 2.2).
Свежеприготовленные мазки без фиксации и окраски сразу же микроскопировали при увеличении в 70 раз (об. 10, ок. 7), с опущенным конденсором микр оскопа. Определение фазы овуляторного цикла производили в соответствии с общепринятыми критериями (рис. 2.3).
Результаты исследования вагинального содержимого фиксировали в журнале. Оценивали следующие параметры: длительность эстрального цикла, соотношение фаз овуляторного цикла; рассчитывали относительное число коротких,
54
средних и длинных циклов, процентное соотношение фаз эстрального цикла, о тносительное число животных с иррегулярными циклами.
Таблица 2.2
Вагинальное содержимое крысы
в зависимости от стадии овуляторного цикла (Я.М. Кабак, 1968)
Стадия
цикла
Диэструс
Средняя продолжиСостав содержимого влагалища
тельность стадии (часы)
Значительно варьирует, Значительное количество слизи. Основсоставляя около поло- ную массу клеток составляют лейкоциты
вины всей продолжительности цикла
Проэструс 12 часов
Слизь и лейкоциты исчезают, мазок почти
исключительно состоит из слущенных
эпителиальных клеток стенки влагалища,
располагающихся в мазке поодиночке или
небольшими группами. Все эпителиальные клетки примерно одинаковой величины, имеют овальную форму. На окрашенном мазке видно, что все они имеют ядра.
Эструс
27 часов
В мазке видны только ороговевающие
безъядерные клетки, имеющие вид чешуек. Лейкоциты и эпителиальные клетки с
ядрами отсутствуют. К концу стадии чешуйки образуют хорошо видимые беловатые скопления.
Метаэст6 часов
Среди массы орговевших клеток появлярус
ются лейкоциты. На короткое время могут
появиться и эпителиальные клетки. В мазке встречаются все 3 вида клеток (чешуйки, эпителиальные клетки и лейкоциты).
Чешуйки постепенно исчезают.
55
А
Б
Рис. 2.3. Влагалищные мазки в зависимости от стадии овуляторного цикла
Примечание. А – эструс; Б – диэструс
2.3.1.5. Методика определения ректальной температуры тела
Начиная с 3-месячного возраста, один раз в квартал в течение двух последовательных недель параллельно с определением эстральной функции, у самок измеряли ректальную температуру с помощью электронного термометра. Смазанный глицерином наконечник термометра вводили в прямую кишку крысы на глубину 1 см и ждали момента стабилизации температуры. Через 1 минуту после
звукового сигнала термометр извлекали и температуру фиксировали в журнале.
Определяли среднюю ректальную температуру у крыс без учета фаз эстрального
цикла, а так же в фазы эструса и диэструса. Сравнивали ректальную температуру
между различными фазами цикла в каждой группе. Оценивали возрастную динамику ректальной температуры у самок крыс с учетом и без учета фаз эстрального
цикла.
2.3.1.6. Методика определения диуреза и потребления воды
Ежемесячно самцов помещали в 19.00 на сутки в индивидуальные
метаболические клетки, снабженные поилками. Процесс измерения потребления
воды проводили в ручную, при измерении мерной колбой определяли разницу
между количеством оставшейся воды в поилке и начальным количеством,
56
предварительно измеренным [Анисимов В.Н., Забежинский М.А., Попович И.Г.,
2009].
Одним из показателей, характеризующих работу почки, является абсолютная скорость мочеотделения – диурез. Этот показатель характеризует скорость
образования мочи, отражает уровень гидратации организма, а также представляет
величину экскреции воды. Полученное в опыте количество мочи измеряли вручную при помощи мерной пробирки. Мочу собирали в течение 24 часов в индивидуальных метаболических клетках, после чего ее количество регистрировали.
2.3.1.7. Методика определения анализа мочи
Один раз в месяц, одновременно с определением потребления воды и диуреза, производили общий и биохимический анализ мочи непосредственно в день
завершения эксперимента, поскольку при длительном хранении содержание в моче органических и неорганических веществ может изменяться [Колб В.Г., Камышников В.С., 1982]. Определение в моче содержания билирубина, кетонов,
эритроцитов, белка, нитритов и лейкоцитов производили с помощью тест-полосок
для анализа мочи «Multistix 10 SG» (фирма «Байер», США). Свежие пробы мочи
собирали в сухие чистые сосуды, тест-полоски быстро окунали в мочу и с помощью электронного прибора Uritek 151 определяли биохимический анализ мочи
(табл. 2.3).
Таблица 2.3
Границы чувствительности и реагентные зоны тест-полосок «Multistix 10 SG»
(«Байер», США)
Реагентная зона
Билирубин
Кетон
Эритроциты
Белок
Нитриты
Лейкоциты
Границы чувствительности
Реагентная зона
0,4-0,8 мг/дл
(7-14 мкмоль/л)
5-10 мг/дл
(0,5-1,0 ммоль/л)
0,015-0,062 мг/дл
15-30 мг/дл
0,06-0,10 мг/дл
(13-22 мкмоль/л)
5-15 Лейкоциты/поле
Билирубин
Уксусная кислота
Гемоглобин
Альбумин
Нитрит-ион
57
2.3.2. Биохимические методы исследования крови
2.3.2.1. Методика определения уровня глюкозы в крови
Начиная с 3-месячного возраста, один раз в 6 месяцев, у самцов измеряли
содержанию глюкозы в крови. Животное помещали в клетку, регулируемой ручкой-прокалывателем прокалывали кончик хвоста, получали округлую каплю крови (2 микролитра). Когда на дисплее глюкометра Клевер Чек (Clever Chek) ТD4209 появлялся символ, наносили каплю крови на впитывающую лунку тестполоски и через 10 сек. фиксировали данные прибора.
2.3.3. Патоморфологические методы исследования
Всех павших по ходу опыта животных подвергали вскрытию. Проводили
макроскопическое исследование всех внутренних органов. В протоколе вскрытия
отмечались размеры, консистенция, цвет и вид органов на разрезе (рис. 2.4).
Основные органы (матка, яичники, семенники, молочные железы, надпочечники,
почки, печень, селезенка, легкие, сердце), опухоли, а так же все подозрительные
на опухолевый рост органы и ткани вырезали и фиксировали в 10% нейтральном
формалине. Через определенное время после начала фиксации материал
подвергали обычной гистологической обработке с заливкой в парафин. Срезы
толщиной 5-7 микрон окрашивали гематоксилином и эозином и изучали
микроскопически. Новообразования классифицировали согласно рекомендациям
Международного агентства по изучению рака (МАИР) [Turusov V.S., Mohr U.,
1990] и оценивали как «фатальные» (то есть, послужившие непосредственной
причиной гибели животных) или как «случайные» (в случаях, когда животное
погибло от других причин) [Gart J.J. et al., 1986]. Все виды постмортальной
патологии, обнаруженные при макро- и микроскопическом исследовании,
заносили в специальный журнал.
58
Рис. 2.4. Схема, на которой отмечались опухоли и другие заболевания
2.3.4. Методика оценки продолжительности жизни
Рассчитывали среднюю продолжительность жизни всех и последних 10%
максимально проживших крыс, а также максимальную продолжительность
жизни.
2.4. Статистическая обработка результатов исследования
Полученные в экспериментах результаты подвергали статистической обработке [Каркищенко Н.Н., 2010; Зайцев В.М., Лифляндский В.Г., Маринкин В.И.,
2006]. Анализ данных проводили в среде интегрированных пакетов статистич еских программ STATGRAPH, STADIA, EXCEL общепринятыми методами вариационной статистики. Достоверность результатов оценивали по t-критерию Стьюдента, непараметрическому U-критерию Уилксона-Манна-Уитни и методом χ2.
Достоверно различающимися признавали значения при р<0,01 и р<0,05. Для
оценки влияния различных факторов (режим освещенности, пол животных, сезон)
на изучаемые показатели использовали многофакторный дисперсионный анализ
(ANOVA) и рассчитывали уравнение регрессии [Лакин Г.Ф., 1990; Ивантер Э.В.,
Коросов А.В., 2003].
59
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Влияние годового цикла фотопериодизма на физиологические
возрастные параметры в зависимости от сезона рождения крыс
Влияние
естественного
освещения
на
динамику
полового
созревания крыс в зависимости от сезона рождения
В условиях стандартного освещения (LD) у 58% самцов крыс половое созревание наступило в среднем на 38-й день жизни, а у 64% самок – на 42-й день
(рис. 3.1), что соответствует физиологическим нормам [Гладкова А.И. и др., 1992;
Виноградова И.А., Чернова И.В., 2007]. Однако, у некоторых животных в этой
группе половое созревание отмечалось раньше средних значений: у 2% самцов –
на 34-й и у 4% самок – на 39-й день жизни. Окончание полового созревания в этой
группе было зафиксировано на 40-й день у самцов и 44-й день у самок крыс.
У крыс группы NL-Spring период полового созревания совпал с периодом
«белых ночей», когда продолжительность светового дня достигала 21 часа. В этой
группе половое созревание наступило раньше: у 48% самцов в среднем на 33-й
день жизни, а у 52% самок – на 37-й. У 4% самцов, рожденных в весенний период,
опущение яичек в мошонку наблюдалось уже на 30-й день, а открытие влагалища
у 8% самок – на 35-й день жизни. Полное завершение полового развития отмечалось на 36-й день у самцов, на 39-е сутки − у самок.
Ускоренное половое созревание в условиях повышенной освещенности (период «белых ночей») наблюдалось как у самцов, так и у самок, что соответствует
данным И.А. Виноградовой с соавт. (2007), где у самцов и самок крыс отмечалось
преждевременное половое созревание при постоянном освещении уже через 3 н едели от начала опыта. Известно так же, что пинеалэктомия у самок сопровождается преждевременной половозрелостью [Анисимов В.Н., 2003].
60
А
Б
Рис. 3.1. Динамика полового созревания самцов (А) и самок (Б) крыс
в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения
Примечание. Красная линия – стандартное освещение (LD), черная линия – естественное
освещение c весеннего сезона (NL-Spring), зеленая линия – естественное освещение c осеннего
сезона (NL-Autumn)
61
Половое созревание у 80% самцов, находящихся в условиях NL в осенний
период, наступило в среднем на 41-й, а у 51% самок – на 48-й день жизни, в это
время продолжительность светового дня постепенно уменьшалась до 4,7 часов.
Первые самцы с опустившими яичками в мошонку зафиксированы на 36-е сутки
(8,9%), первые самки с раскрывшимся влагалищем – на 38-е сутки (2%). Окончание пубертатного периода отмечалось через 55 дней от рождения у самцов и через
61 день у самок. Известно, что содержание животных в темноте, повышающей
выработку мелатонина, оказывает антигонадотропное действие [Arendt J., 2005],
что мы и наблюдали по задержке полового созревания у самцов и самок крыс,
рожденных в осенний сезон.
От условий фотопериода зависит половое развитие у разных видов животных [Edmonds K.E., Stetson M.H., 1995; Bishnupuri K.S., Haldar C., 2000; Beery
A.K. et al., 2008]. Есть данные, что сеголетки темной полевки ранних выводков
отличаются быстрым ростом и развитием и почти поголовно размножаются в год
рождения. Молодые, появившиеся на свет в июне и позднее, в основном созревают лишь после зимовки. Первые обеспечивают рост популяции в текущем году, а
вторые – основу позднелетнего и осеннего поголовья на следующий год [Ивантер
Э.В., Леонтьев И.А., 2013]. Известно, что сибирские хомячки, рожденные в конце
репродуктивного периода, задерживают половое созревание до следующей весны,
в то время как хомячки, рожденные в начале сезона размножения, проходят быстрое репродуктивное развитие [Gorman M.R., 2001]. Информация о фотопериоде
сообщается плодам сибирских хомячков еще в утробе матери [Horton T.H., 1984]
посредством материнского мелатонинового ритма [Walton J.C., Weil Z.M., Nelson
R.J., 2011]. Удлинение продолжительности светлого времени суток, когда выработка эндогенного мелатонина эпифизом подавляется, способствует преждевременному половому созреванию, и, наоборот, при увеличении длительности темновой фазы суток проявляется антигонадотропное действие мелатонина, поскольку выработка этого гормона эпифизом повышается [Beery A.K. et al., 2008]. Самцы и самки хомячков, рожденные в условиях коротких дней, задерживают репродуктивное созревание, но быстро проходят репродуктивное развитие при воздей-
62
ствии длительного светового дня [Weil Z.M. et al., 2006]. Известно, что мелатонин, играет существенную роль в регуляции полового созревания [Илюха В.А. и
др., 2012; Beery A.K. et al., 2008]. Этот гормон угнетает секрецию гонадолиберина
гипоталамусом и гонадотропинов передней долей гипофиза, ингибируя при этом
деятельность гонад [Анисимов В.Н. и др., 2003]. Пролактин у крыс считается
третьим гонадотропным гормоном, участвующим в осуществлении овариального
цикла. Мелатонин, как антагонист гонадотропных гормонов, ингибирует биосинтез пролактина. Очевидно влияние сезона рождения и сезонной фотопериодичности, изменяющей выработку мелатонина эпифизом, оказывает координирующее
действие на половое созревание самцов и самок крыс.
Таким образом, в весенний период в условиях естественного освещения Карелии было зафиксировано ускоренное половое созревание, как самцов, так и с амок крыс, а в осенний период – запаздывание по сравнению с аналогичным параметром у животных в стандартном режиме освещения.
Влияние естественного освещения на динамику массы тела крыс
в зависимости от сезона рождения
На протяжении всего эксперимента масса тела самцов крыс увеличивалась
во всех световых режимах до определенного возраста, а затем начинала снижаться. С трехмесячного возраста и в течение всего исследования наибольший вес наблюдался у самцов в режиме NL-Spring, наименьший – в NL-Autumn по сравнению с животными контрольной группы (рис. 3.2 А).
Постепенное увеличение веса у самцов группы контроля происходило до 15
месячного возраста, средний вес составлял 438,6±33,12 г, в это время крысысамцы весили на 60,6% больше, чем трехмесячные особи, затем показатель постепенно снижался и в 24 месяца вес самцов крыс был на 8,1% меньше, чем в 15месячном возрасте. В группе крыс, рожденных весной, увеличение массы тела
происходило до 13-месячного возраста, максимальный вес составил 460,5±28,87 г,
что на 59,4% больше, чем вес 3-месячных крыс, затем вес снижался и к двум годам был на 6,5% меньше максимального. У самцов в группе NL-Autumn наи-
63
больший вес (397,4±26,5 г) был зафиксирован в 16 месяцев, что на 50,8% больше
по сравнению с животными в трехмесячном возрасте, в дальнейшем происходило
снижение массы тела к 2 годам до 88,3% от максимального.
А
Б
Рис. 3.2. Динамика массы тела самцов (А) и самок крыс (Б) в условиях
естественного освещения в зависимости от сезона рождения (линии тренда)
Примечание. Красная линия – стандартное освещение (LD), черная линия – естественное
освещение c весенней датой рождения (NL-Spring), зеленая линия – естественное освещение c
осенней датой рождения (NL-Autumn)
64
В группе LD самцы весили достоверно больше в 6 месяцев по сравнению с
аналогичным параметром, полученным в трехмесячном возрасте (табл. 3.1). В
дальнейшем достоверных изменений массы тела по сравнению с предыдущими
измерениями у животных в группе контроля не наблюдалось. У особей с весенней
датой рождения отмечалось достоверное увеличение веса в 6, 9 и 12 месяцев по
сравнению с показателями, полученными при предыдущем измерении в данном
световом режиме. В 24-месячном возрасте масса тела самцов группы NL-Spring,
была достоверно ниже по сравнению с показателем в 18 месяцев. У самцов крыс
рожденных осенью наблюдалась тенденция к увеличению веса до 15-месячного
возраста, в последующем происходило снижение данного показателя. В 3 и 21 месяц вес самцов режима NL-Spring, был достоверно выше по сравнению с аналогичным параметром, полученным в данном возрастном периоде в группе LD.
Достоверных различий по массе тела у особей с осенней датой рождения и группой LD не отмечалось.
Данные нашего исследования, полученные у самцов крыс, согласуются с результатами работы D.M. Arble (2009), в которой вес мышей, получавших пищу в
световой депривации, был значительно меньше, чем аналогичный параметр у
мышей при постоянном освещении. По всей видимости, синхронность между с уточными и обменными процессами играет важную роль в регулировании энергетического баланса и контроле массы тела [Arble D.М. et al., 2009]. Хотя в данной
работе не уточнятся, получен ли данный результат у самцов или самок мышей.
Установлено, что хомячки в условиях короткого дня имеют сниженное количес тво циркулирующего в крови лептина, более низкую массу тела и малое количество жировой ткани [Walton J.C., Weil Z.M., Nelson R.J., 2011], что так же соответствует результатам нашего исследования.
Таким образом, максимальный прирост массы тела у самцов крыс ко нтрольной группы наблюдался к 15 месяцам; в режиме NL-Spring – к 13 месяцам, в
группе NL-Autumn – к 16 месяцам. Максимальный вес самцов в режиме NLSpring был на 5% больше, а максимальный вес крыс-самцов в режиме NL-Autumn
– на 9,4% меньше, чем аналогичный параметр у особей в режиме LD.
65
Таблица 3.1
Возрастная динамика веса крыс в условиях естественного освещения
в зависимости от сезона рождения (г)
Возраст
крыс
Стандартное освещение
(LD)
Естественное освещение
(NL-Spring)
Естественное освещение
(NL-Autumn)
(месяц)
самки
самцы
самки
самцы
самки
самцы
3
216,2±25,73
273,0±27,47
198±21,74
288,8±14,16*
209,2±43,16
263,4±24,20
6
268,8±42,31
357,7±28,08 а 237,1±34,63
357,1±23,88 а
245,0±55,43
315,4±42,13
9
286,9±37,19
373,4±28,21
264,2±36,09
415,0±21,88 а
266,9±53,18
359,9±44,43
12
299±36,72
417,3±30,58
266,3±36,91
452,8±21,41 а
257,4±52,53
365,9±44,08
15
327,2±36,52
438,6±33,12
281,2±36,34
460,5±28,87
292,5±50,18
387,6±41,45
18
327,6±41,32
414,2±27,42
298±34,23
429,2±21,22
306,6±50,83
384,8±41,92
21
329,6±41,83
395,8±31,2
293,8±34,92 443,5±23,72*
300,2±51,03
367,5±43,96
24
335,2±41,35
405,5±34,61
292,2±35,12
430,6±44,8 а
303,9±50,11
350,9±44,66
Примечание. * р<0,05 – различия с показателем в группе LD в соответствующем месяце
достоверны; а р<0,05 – различия с показателем, полученным при предыдущем измерении в данном световом режиме, достоверны (критерий Уилкоксона-Манна-Уитни)
Наибольший прирост индивидуальной массы тела у самок крыс наблюдался
в группе контроля, наименьший в режиме NL-Spring (рис. 3.2 Б). При этом прирост массы тела между группами достоверно не различался. У самок, так же как у
самцов, группы LD происходило постепенное увеличение веса до 15- месячного
возраста (327,2±36,52 г), в это время животные весили на 51,3% больше по сравнению с трехмесячными особями. В дальнейшем возрастных изменений массы
тела не наблюдалось. В группе животных с весенней датой рождения максимальный вес был зафиксирован в 18 месяцев (298±34,23 г), что на 50,5% больше по
сравнению с массой тела самок в 3-месячном возрасте. Затем в режиме NL-Spring
у самок наблюдалась тенденция к снижению массы и в 24 месяца средний вес
особи был на 2% меньше максимального веса. У самок крыс в группе NL-Autumn,
так же как у «весенних» крыс, увеличение массы тела происходило до 18 месяцев,
максимальный вес составил 306,6±50,83 г, что на 46% больше по сравнению с ве-
66
сом в трехмесячном возрасте. В дальнейшем отмечалась тенденция снижения индивидуальной массы тела с последующим увеличением к 2 годам.
У самок крыс в группе контроля вес на протяжении всего эксперимента был
несколько больше, если судить по линиям тренда, по сравнению с животными,
рожденными в весенний и осенний период, но достоверных различий по средней
массе тела не наблюдалось (рис. 3.2 Б). У самок в режимах NL-Spring и NLAutumn прирост индивидуальной массы тела происходил медленнее и завершился
только к 18 месяцам в обеих группах (по сравнению с приростом у животных
группы LD – к 15 месяцам). Самки с весенней и осенней датой рождения весили в
этом возрасте на 9% и 7% меньше, соответственно, чем самки в стандартном режиме освещения. У самок, во всех исследуемых группах, не наблюдалось возрастного снижения массы тела, что может быть связано с развитием опухолей, которые не позволяли оценить истинную динамику веса.
Достоверность изменения массы тела самок является достаточно сомнительной, поскольку развитие доброкачественных опухолей молочных желез,
имеющих относительно большой вес, не позволило в динамике отследить истинный прирост массы тела.
Расчет силы влияния возраста животных и сезона года на массу тела крыс
методом ANOVA – многофакторного дисперсионного анализа – выявил зависимость динамики массы тела самцов, но не самок, от возраста (48,17%; F=62,88;
р<0,05) и сезона года (9,68%; F=16,9; р<0,05).
Следует отметить, что индивидуальная масса самцов крыс достаточно сильно варьировала. С возрастом число крыс, имеющих массу большую или меньшую
средних показателей, различалась. В работе максимальный вес самцов в разных
группах наблюдался от 13 до 16 месяцев, когда преобладали процессы ассимиляции, в дальнейшем происходило снижение массы тела. Таким образом, к 21 мес яцу самцы должны были иметь более низкую массу тела согласно среднестатистическим темпам потери веса. Подобной закономерности не наблюдалось в экспериментальных группах. При распределении самцов крыс по массе тела в возрасте
21 месяца (табл. 3.2) было выявлено, что в стандартном режиме освещения жи-
67
вотных с весом более 441 г было 20%, менее 380 г – 50% и животных с весом в
пределах 381−440 г – 30% от общего количества особей. В режиме NL-Spring
самцы по весу распределились равномерно на две группы: половина особей вес ила более 441 г и вторая – от 381 до 440 г. В этом режиме самцы с весом менее 380
г не встречались. В группе NL-Autumn этого же возраста только 3% самцов крыс
имели массу тела более 441 г. Крыс с весом менее 380 г было 66% от общего количества, животных с весом от 381 до 440 г − 31%.
Таким образом, самцов крыс имевших массу тела, превышающую среднее
значение, было достоверно больше в режиме NL-Spring, а в группе NL-Autumn
достоверно меньше, чем в группе LD.
Таблица 3.2
Распределение самцов крыс (%) по массе тела в возрасте 21 месяца
Группа
Стандартное освещение
(LD)
Естественное освещение
(NL-Spring)
Естественное освещение
(NL-Autumn)
Количество
крыс
(шт.)
Количество крыс (%) в группах, разделенных по массе тела
Менее 380 г От 381 до 440 г Более 441 г
возраст 21 месяц
30
50
30
20
26
0*
50*
50*
39
66
31
3*
Примечание. * p<0,01 – различия с показателем группы в LD режиме достоверны (метод χ2 )
В других исследованиях установлено, что воздействие света в ночное время
суток нарушает метаболические процессы и приводит к избыточной массе тела
[Fonken L.K., Workman J.L., Walton J.C., 2010]. Искусственное увеличение продолжительности темного периода суток, вероятно, способствует продлению мелатониновых эффектов в отношении нормализации липидного обмена [Жукова О.Б.
и др., 2013]. Так же у животных, длительно находившихся в условиях нарушенного ритма дня и ночи, были выявлены нарушения метаболизма в виде абдоминального ожирения, гиперхолестеринемии и глюкозурии [Виноградова И.А., 2007],
68
что косвенно подтверждает и наше исследование. Результаты работ других авторов указывают на связь эпифиза с эндокринной регуляцией жирового и углево дного обменов: у гомозиготных мышей с мутацией гена Circadian Clock обнаруживался метаболический синдром, проявляющийся ожирением [Turek F.W. et al.,
2005]. Полагают, что избыток веса внутри вида коррелирует с более короткой
продолжительностью жизни, тогда как долголетие ассоциируется с меньшими
размерами тела. Однако, например, у плодовых мух не выявлено подобной закономерности [Khazaeli A.A. et al., 2005]. Имеются так же данные о положительной
корреляции между повышенной массой тела и развитием новообразований [Анисимов В.Н., 2008]. Результаты исследований A. Gavrila с соавторами (2003) доказали способность жировой ткани изменять в зависимости от времени суток (оч евидно и от длины световой/темновой фаз) свою функциональную активность.
Ожирение и избыток веса являются факторами риска увеличенной смертности
[Samaris T.T. et al., 2002]. Расчет ожидаемого числа потерянных лет жизни обнаружил достоверную связь с избыточным весом у молодых людей и ожирением
любой степени [Анисимов В.Н., 2008а; Fontaine K.R. et al., 2003].
Таким образом, изменение фаз «сон/бодрствование» влияет на активность
жировой ткани [Берштейн Л.М., 2005], что подтверждает влияние сезонной фоторитмики на изменение массы тела самцов крыс в наших исследованиях. В режиме
NL-Spring среди старых самцов было достоверно больше особей с избыточной
массой тела, а в режиме NL-Autumn – со сниженной массой тела по сравнению с
самцами группы контроля.
У самцов, в отличие от самок, регистрировали возрастное снижение массы
тела, что позволило определить границы периодов постнатальной жизни, основываясь на росто-весовых показателях. В результате расчетов постнатальный период
жизни крыс-самцов был разделен на 3 части: фазы прогрессивного, стабильного и
регрессивного роста (предстарческий и старческий периоды) [Махинько В.И.,
Никитин В.Н., 1977]. Полученные данные показывают (рис. 3.3), что длительность фаз роста зависела от сезона рождения. Активная жизнь крыс -самцов в
группе LD составила 23 месяца: окончание фазы прогрессивного роста наступило
69
в возрасте 8 месяцев, начало регрессивного роста было отмечено в 15 месяцев.
Таким образом, фаза стабильного роста длилась 7 месяцев, а предстарческий период продолжался 8 месяцев. В режиме NL-Spring продолжительность активной
жизни сократилась до 22 месяцев по сравнению с контрольной группой: длительность фазы прогрессивного роста увеличилась до 9 месяцев, фаза стабильного
роста уменьшилась до 4 месяцев, начало фазы регрессивного роста было зафиксировано раньше – в 13 месяцев. В группе NL-Autumn продолжительность активной жизни уменьшилась до 21 месяца по сравнению с LD, фаза прогрессивного
роста увеличилась на 3 месяца, длительность фазы стабильного роста уменьшилась до 5 месяцев, фаза предстарческого периода составила 5 месяцев.
Рис. 3.3. Длительность постнатальных периодов роста в условиях
естественного освещения у самцов крыс в зависимости от сезона рождения
Примечание. LD − стандартное освещение; NL-Spring − естественное освещение c весенней датой рождения; NL-Autumn − естественное освещение c осенней датой рождения
Таким образом, воздействие естественного освещения Карелии вне зависимости от сезона рождения приводило к нарушению темпов физиологического развития – активная жизнь крыс укорачивалась, а старческий период регрессивной
фазы наступал быстрее. По сравнению с показателями контрольной группы происходило сокращение фазы стабильного роста с одновременным увеличением фа-
70
зы прогрессивного роста. Фаза прогрессивного роста у самцов группы NL-Spring
продолжительностью 9 месяцев началась в условиях максимальной продолжительности светового дня: конец апреля – начало мая (продолжительность дня 16
часов 46 минут с постепенным увеличением до 19 часов 38 минут; сезон «белых
ночей»), продолжалась в условиях уменьшения продолжительности светового дня
и закончилась во время минимальной продолжительности светового дня: конец
декабря – начало января (продолжительность дня 5 часов 14 минут). Фаза прогрессивного роста у самцов группы NL-Autumn продолжительностью 11 месяцев,
наоборот, началась в условиях минимальной продолжительности светового дня:
конец октября – начало ноября, продолжалась в условиях увеличения продолжительности светового дня и максимальной продолжительности светового дня (с езон «белых ночей») и закончилась в условиях уменьшения продолжительности
светового дня. Этим, по-видимому, и объясняется разная продолжительность фазы прогрессивного роста. Длительность предстарческого периода либо увелич ивалась, как у животных в режиме NL-Spring, либо укорачивалась, как у крыс
группы NL-Autumn, что связано, скорее всего, с разной продолжительностью светового дня в течение эндогенного годового цикла особей каждой группы.
Данные, полученные у животных в режиме NL-Spring, согласуются с работами И.А. Виноградовой с соав. (2012), где у животных, находившихся при постоянном освещении, старческий период наступил в 22 месяца, продолжительность
предстарческого периода составила 9 месяцев, а фаза прогрессивного роста длилась 7 месяцев. Увеличение фазы прогрессивного роста у особей с весенней датой
рождения может быть связано с изменением длительности светового периода (начало фазы – «белые ночи», окончание – короткая продолжительность дня). В других работах, у крыс, находящихся в условиях постоянного освещения с 14месячного возраста, окончание фазы стабильного роста было зафиксировано в 15
месяцев, продолжительность предстарческого периода равнялась 10 месяцам,
старческий период начинался в 25 месяца [Лотош Т.А. с соавт., 2012]. В условиях
световой депривации длительность прогрессивного роста и предстарческого периода у крыс-самцов по сравнению с контролем увеличивалась, а фаза стабильно-
71
го роста уменьшалась [Виноградова И.А., Анисимов В.Н., 2012]. Проанализир овав имеющиеся данные, можно сказать, что избыточное освещение ускоряет рост
организма и приводит к более раннему старению экспериментальных животных, в
то время как световая депривация удлиняет фазу прогрессивного и стабильного
роста и замедляет старение.
В нашем исследовании в условиях естественного освещения Карелии в не
зависимости от сезона рождения у крыс-самцов наблюдалось увеличение фазы
прогрессивного роста, уменьшение фазы стабильного роста и, как следствие, б олее ранее наступление старческого периода. Причем, у крыс в режиме NL-Spring
отмечено удлинение предстарческого периода, в то время как в режиме NLAutumn – предстарческий период укорачивался. Таким образом, можно предположить, что естественные изменения светового режима в течение годового цикла
влияют на функциональные периоды развития крыс.
Влияние естественного освещения на динамику потребления корма
в зависимости от сезона рождения
Ежемесячные измерения потребления корма у самцов крыс группы LD выявили повышение потребления до 9-месячного возраста, в дальнейшем наблюдалось снижение потребляемого корма с тенденцией к увеличению в 21 месяц (рис.
3.4 А). Тенденция к повышению потребления корма в режиме NL-Spring отмечалась в 9 месяцев, а в 18 и 21 месяц происходило достоверное увеличение по сравнению с аналогичным параметром у крыс-самцов в стандартном режиме освещения. В 24-месячном возрасте происходило достоверное снижение потребляемого
корма по сравнению с полученными данными в предыдущем месяце в данном
световом режиме. В режиме NL-Autumn животные в 9 месяцев потребляли достоверно меньше корма относительно особей контрольной группы. До 12-месячного
возраста наблюдалась тенденция к увеличению потребляемого корма, с последующим снижением и небольшим увеличением в 24 месяца.
Регулярные измерения потребления корма самками выявили, что в трехмесячном возрасте количество съеденного корма было выше у «весенних» крыс по
72
сравнению с группой контроля (рис. 3.4 Б). В режиме LD отмечалось повышение
потребления корма до 15 месяцев, с последующей тенденцией к его уменьшению.
У особей группы NL-Spring и NL-Autumn потребление корма менялось в различные возрастные периоды, причем наблюдались периоды, как повышения, так и
снижения съеденного корма. Тенденция к увеличению потребления корма у животных с весенней датой рождения отмечалась в 6 и 21 месяц, а снижение в 15 и
24 месяца по сравнению с параметром крыс контрольной группы. Самки крыс в
режиме NL-Autumn в 9 месяцев потребляли достоверно меньше корма относительно особей в стандартном режиме освещения. Затем наблюдалась тенденция к
повышению потребляемого корма до 12-месячного возраста, с последующим
снижением до 24 месяцев.
Данные литературы о влиянии освещения на потребление корма несколько
противоречивы. В работах одних авторов показано, что при большей интенсивности освещения происходит снижение аппетита и потребление корма у экспер иментальных животных [Fonken L.K., Workman J.L., Walton J.C., 2010; Vinogradova
I.A. et al., 2010]; в других работах представлены противоположные данные, летом
у животных наблюдалось увеличение потребления продуктов питания, увеличение веса и снижение данных показателей в зимние дни [Adam C.L., Mercer J.G.,
2004]. Полученные данные не согласуются с исследованиями, проведенными на
мышах различных линий в стандартном режиме освещения, при постоянном освещении или в условиях световой депривации, поскольку у мышей с увеличением
интенсивности освещения происходило снижение аппетита и потребления корма
[Anisimov V.N. et al., 2004].
В наших исследованиях, как у самцов, так и у самок крыс, находившихся в
естественном режиме освещения, были зафиксированы волнообразные изменения
показателей потребления корма: с увеличением продолжительности светового дня
в весенне-летний период происходило уменьшение, в осенне-зимний период –
увеличение потребления корма крысами.
73
А
Б
Рис. 3.4. Динамика потребления корма самцов (А) и самок крыс (Б)
в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения
Примечание. Красная линия – стандартное освещение (LD), черная линия – естественное
освещение c весеннего сезона (NL-Spring), зеленая линия – естественное освещение c осеннего
сезона (NL-Autumn), * – р<0,05 различия достоверны по сравнению с LD режимом в том же месяце; а – р<0,05 различия достоверны по сравнению с показателем, полученным в предыдущем
месяце в данном световом режиме (критерий Уилкоксона-Манна-Уитни)
При расчете зависимости потребления корма самками и самцами от продолжительности светового дня наблюдалась криволинейная регрессия. При пр оведении регрессионного анализа была обнаружена достоверность влияния продолжительности светового дня на потребление корма самками (рис. 3.5) и самцами (рис. 3.6) в течение эндогенного года как в группе NL-Spring, так и в группе
NL-Autumn, тогда как в контрольной группе животных статистически значимой
регрессии не было.
Таким образом, не смотря на то, что в зимние или летние месяцы количество потребляемого корма изменялось во всех исследуемых режимах, достоверное
изменение, соответствующее продолжительности светового дня, наблюдалось
только в режимах естественного освещения.
74
Рис. 3.5. Зависимость потребления корма самками крыс от продолжительности светового дня в течение годового цикла
Примечание. Криволинейная регрессия (полиноминальная третьей степени); р<0,01;
критерий Стьюдента
Рис. 3.6. Зависимость потребления корма самцами крыс от продолжительности светового дня в течение годового цикла
Примечание. Криволинейная регрессия (полиноминальная третьей степени); р<0,05;
критерий Стьюдента
75
Влияние естественного освещения на динамику эстральной функции
у самок крыс в зависимости от сезона рождения
Значимым показателем для определения биологического возраста является
состояние репродуктивной системы животных [Дильман В.М., 1987]. В экспериментах на животных установлено, что эпифизарная регуляция репродуктивной
функции осуществляется за счёт влияния шишковидной железы на гипоталамогипофизарную систему. Удаление эпифиза вызывает у самцов – гипертрофию семенников и усиление сперматогенеза, а у самок – удлинение периода жизни желтых тел яичника и увеличение матки [Анисимов В.Н., Виноградова И.А., 2008].
Как видно из таблицы 3.3 у животных группы LD достоверное увеличение
средней продолжительности эстрального цикла наблюдалось в 14 месяцев (с
5,2±0,3 до
7,9±0,9 дней,
р<0,05).
При сравнении соотношения
корот-
кие/средние/длинные циклы оказалось, что короткие эстральные циклы сохранялись на протяжении 11 месяцев и полностью исчезали в 14 месяцев. Длинные
овариальные циклы появлялись в возрасте 8 месяцев, их число составляло 13% от
общего количества исследованных циклов, к 14 месяцам это значение поднялось
до 33%, а к 23 месяцем увеличилось до 75%. Иррегулярные циклы в количестве
18% появились в 11 месяцев и к 23 месяцам выросли до 33% (рис. 3.7). Существенных возрастных изменений в соотношении фаз овуляторного цикла в течение
первого и второго годов жизни в этой группе зафиксировано не было. Соотношение эструс/диэструс изменялось от 38%/62% (1:1,6) в 3-месячном до 42%/58%
(1:1,4) в 14-месячном возрасте в сторону увеличения числа эструсов. К 23 месяцам соотношение эструс/диэструс составляло 46%/54% (1:1,2).
Таким образом, появление первых признаков старения репродуктивной системы у самок, содержащихся в режиме LD, наблюдалось после 14-месячного возраста.
76
Таблица 3.3
Возрастная динамика показателей эстральной функции крыс-самок
в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения
Средняя
Количество эстральных
Соотношение фаз
Свето- продолциклов разной
овуляторного
Возраст
вой жительдлительности (%)
цикла (%)
(мес)
день
ность
(ч)
цикла Короткие Средние Длинные Эструс Диэструс
(дни)
Стандартное освещение (LD)
3
12
5,6±0,2
28
72
0
38
62
5
12
5,2±0,3
47*
53*
0*
31
69
8
12
6,1±0,5
34*
53*
13*
42
58
11
12
6,6±1,3
28*
67*
13*
49
51
б
14
12
7,9±0,9
0*
67*
33*
40
60
б
17
12
8,9±1,0
0
57*
43*
46
54
б
20
12
8,2±0,8
0
40*
60*
40
60
б
23
12
9,75± 0,9
0
25*
75*
46
54
Естественное освещение (NL-Spring)
3 (лето)
24
5,2±0,1
48^
52^
0
42
58
5 (осень)
10
5,1±0,1
60*^
33*^
7*^
27**
73**
аб
8 (зима)
7
8,9±0,5
0*^
70*^
30*^
27**^^
73**^^
б
11 (весна) 14
7,4±1,2
0*^
65*^
35*^
48
52
б
14 (лето)
24
8,9±1,0
0*
56*
44*
44
56
б
17 (осень) 10
7,8±0,6
0*
44*
56*
42
58
б
20 (зима)
7
8,3±0,6
0*
29*
71*
33
67
б
23 (весна) 14
12±1,2
0*
0*^
100*^
36
64
Естественное освещение (NL-Autumn)
3 (зима)
7
5,7 ±0,39
6
88
6
20
80
5 (весна)
14
5,1±0,6
54
39
7
21
79
8 (лето)
24
5,4±0,45
22
70
8
22
78
11 (осень) 10
5,8±0,5
6
81
13
19
81
а
14 (зима)
7
4,6±0,24
43
57
0
11
89
17 (весна) 14
7,0±1,4
20
40
40
8
92
20 (лето)
24
6,8±0,6
0
71
29
13
87
23 (осень) 10
5,5±0,63
33
60
17
6
94
Примечание. а p<0,05 – различия достоверны по сравнению с LD режимом у крыс того
же возраста; б p<0,05 – различия достоверны по сравнению с 3-месячным возрастом в данном
световом режиме (критерий Стьюдента); * p<0,01; ** p<0,05 – различия достоверны по сравнению с 3-месячным возрастом в данном световом режиме (метод χ 2 ); ^ p<0,01; ^^ p<0,05 – различия достоверны по сравнению с LD режимом у крыс того же возраста (метод χ2 )
77
У крыс группы NL-Spring с 8 месяцев отмечалось достоверное увеличение
средней продолжительности эстрального цикла (с 5,2±0,1 до 8,9±0,5 дней, р<0,05)
(таб. 3.3). К 14 месяцам эти значения оставались на том же уровне, а в 23 месяца
средняя продолжительность эстрального цикла увеличилась до 12,0±2,2 дней
(р<0,05). У животных этой группы в 3-месячном возрасте наблюдались только короткие и средние циклы, в возрасте 5 месяцев количество длинных циклов составило 7%, в 8 месяцев исчезали короткие эстральные циклы и в 23 месяца количество длинных – составило 100%. В 5-месячном возрасте в группе NL-Spring появились иррегулярные циклы (6%) и к 23 месяцам они достигали 64% от общего
количества (рис. 3.7). Соотношение эструс/диэструс у самок крыс достоверно изменялось от 42%/58% (1:1,4) в 3-месячном возрасте (лето, продолжительность
светового дня – до 21 ч.) до 27%/73% (1:2,7) – к 8 месяцам (зима, продолжительность дня до 5,14 ч.) в сторону увеличения числа диэструсов. В летний период в
возрасте 14 месяцев эти показатели стали составлять 48%/56% (1:1,3), а к 23 м есяцам – 1:1,8. Изучение соотношения фаз эстрального цикла в этой группе крыс
показало зависимость от сезона года: в зимний период оно составляло 1:2,0–2,7; а
в летний период – 1:1,3–1,4.
У крыс группы NL-Autumn достоверное изменение средней длительности
овуляторного цикла наблюдалось в 14 месяцев (с 5,75±0,86 до 4,0±1,93 дней,
р<0,05), что соответствовало зимнему периоду времени. В 17 и 20 месяцев (весенне-летний период) средняя продолжительность эстрального цикла увеличилась
и составляла 7,0±1,4 (р<0,05) и 6,8±0,6 дней, соответственно. И к 23 месяцам
(зимний период) средняя продолжительность цикла вновь уменьшилась до
5,5±0,63 дней (таб. 3.3). Длинные эстральные циклы у самок группы NL-Autumn
появились в возрасте 5 месяцев (7%), к 14 месяцам наблюдали только короткие и
средние овариальные циклы. К 17 месячному возрасту количество длинных эстральных циклов составило 40%, а к 23 месяцам за счет увеличения иррегулярных
циклов, количество длинных циклов уменьшилось до 17%. Иррегулярные циклы,
так же как в режиме NL-Spring, появились в 5-месячном возрасте (10%) и к 23 месяцам достигли 79% (рис. 3.7). Соотношение эструс/диэструс в зимний период,
78
когда продолжительность дня была наименьшей, изменялось от 19%/81% (1:4,3) в
3-месячном возрасте до 6%/94% (1:15,6) к 23 месяцам. Изучение соотношения фаз
эстрального цикла в группе NL-Autumn так же показало зависимость от сезона: в
зимний период оно составляло от 1:4,0 у молодых крыс до 1:8,0 – у старых; а в
летний период 1:3,5 и 1:6,7 у молодых и старых самок, соответственно.
5 месяцев
11 месяцев
23 месяца
А. Стандартное освещение (LD)
5 месяцев
11 месяцев
23 месяца
Б. Естественное освещение (NL-Spring)
5 месяцев
11 месяцев
23 месяца
В. Естественное освещение (NL-Autumn)
Рис. 3.7. Соотношение регулярных и иррегулярных эстральных циклов у
самок (%) в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения
Примечание. Красный цвет – регулярные циклы, синий цвет – иррегулярные циклы
79
В других работах было показано, что искусственное увеличение продолжительности светового периода на 2–4 часа в сутки приводит к увеличению длительности эстрального цикла и в некоторых случаях к его нарушению. Если воздействие света увеличить до 24 час в сутки (что соответствует «белым ночам»), то
у большинства мышей и крыс в короткий период развивается синдром персистирующего эструса [Анисимов В.Н., Виноградова И.А., 2008]. Искусственное освещение в ночные часы приводит у грызунов к изменению порога чувствительности
гипоталамуса к действию эстрогенов, к нарушению эстрального цикла, гиперпластическим процессам в молочных железах и матке [Anisimov V.N., 2006, 2006а;
Stevens R.G., 2009, Vinogradova I.A. et al, 2009], к нарушению гормонального баланса и ускорению процессов старения [Анисимов В.Н., 2003; Виноградова И.А.,
2012]. Вместо циклической продукции гонадотропинов, пролактина, эстрогенов и
прогестерона, характеризующей нормальный репродуктивный период жизни, эти
гормоны секретируются ациклически [Juszczak M., Michalska M., 2006].
Укорочение светового дня стимулирует деятельность эпифиза, повышая
выработку мелатонина, что необходимо для сезонного приспособления репродуктивной функции [Батурин Д.А. и др., 2004]. У крыс линии Вистар развивался постоянный эструс при содержании в течение 3 месяцев в условиях постоянного о свещения [Prata Lima M.F. et al., 2004]; у мышей HER-2/neu при содержании в течение 7 месяцев в условиях постоянного освещения обнаруживались иррегулярные эстральные циклы [Батурин Д.А. и др., 2004]. В настоящее время не вызывает
сомнения тот факт, что у грызунов, подвергавшихся воздействию круглосуточного постоянного света, нарушается эстральный цикл, и полученные изменения з ависят от интенсивности освещенности, источника света и используемых биологических моделей.
У особей, находящихся в условиях NL-Spring и NL-Autumn, отмечена более
интенсивная возрастная динамика эстральной функции, то есть ускоренное стар ение репродуктивной системы по сравнению с контрольной группой самок: иррегулярные циклы в экспериментальных группах были диагностированы уже в во зрасте 5 месяцев и на протяжении всего эксперимента количество животных с ир-
80
регулярными циклами было достоверно больше в этих группах, чем в контрольной. Более ранние нарушения эстральной функции наблюдались у самок группы
NL-Spring: увеличение средней продолжительности цикла и количества длинных
эстральных циклов, уменьшение количества коротких циклов и нарушение соо тношения фаз эстрального цикла, что, по всей видимости, связано с тем, что становление эстральной функции у самок вместе с половым созреванием совпало с
периодом «белых ночей», то есть с отсутствием темновой фазы суток.
Влияние
естественного
освещения
на
динамику
ректальной
температуры тела у самок крыс в зависимости от сезона рождения
Базальная температура тела является важным показателем уровня обмена в
организме и его изменений при старении [Попович И.Г. и др., 2004]. Достоверное
снижение средней ректальной температуры наблюдалось в группе NL-Autumn c 5месячного, в группе NL- Spring – с 8-месячного, а в группе LD – с 14-месячного
возраста (рис. 3.8). В группе NL-Spring было отмечено повышение средней
температуры в 14 месяцев, а в группе NL-Autumn в 17 месяцев что, вероятно,
связано с сезонным удлинением освещенности в этот период («белые ночи»).
Базальная температура у самок в режиме NL-Autumn была достоверно ниже на
протяжении всего исследования по сравнению с режимом LD. В возрасте 14
месяцев у крыс группы NL-Spring наблюдалась максимальная базальная
температура, что соответствует летнему сезону, а у самок группы NL-Autumn –
минимальная (зимний сезон). Начиная с этого же возраста, в группе NL-Spring
происходило снижение, а в группе NL-Autumn увеличение температуры по
сравнению с предыдущим параметрами.
При анализе данных температуры тела в исследуемых группах отмечено ее
достоверное снижение с возрастом, что характерно для стареющего организма.
Многочисленные исследования свидетельствуют о влиянии биоритмов на
продолжительность жизни и старение [Анисимов В.Н. и др., 2013]. При этом
ускоренному старению организма способствует расходование физиологических
81
резервов на борьбу с неблагоприятными факторами Севера, одним из которых
является своеобразная фоторитмика [Виноградова И.А., Чернова И.В., 2006].
Достоверное снижение температуры в фазы эструса и диэструса в
экспериментальных группах наблюдалось: в группе NL-Spring – с 5 месяцев, в
группе NL-Autumn – с 8-месячного возраста, тогда как подобные изменения
появились в группе LD только к 14-месячному возрасту, что соответствует
физиологическим нормам (рис. 3.9). В физиологических условиях температура
тела в
фазу диэструса выше, чем в
фазу эструса, что обусловлено
функционирующими желтыми телами в яичниках в диэструсе [Анисимов В.Н. и
др., 2001]. Физиологическая разница температур между фазами цикла в группах
NL-Spring и LD сохранялась до 11-месячного возраста. В 14 месяцев температура
становилась выше в фазу эструса, что указывает на появление возрастных
изменений овуляторного цикла.
Рис. 3.8. Возрастная динамика средней ректальной температуры у самок
крыс в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения
Примечание. Красная линия – стандартное освещение (LD), черная линия – естественное
освещение c весеннего сезона (NL-Spring), зеленая линия – естественное освещение c осеннего
сезона (NL-Autumn), * p<0,01 – различия достоверны по сравнению с 3-месячным возрастом в
данном световом режиме (р<0,05; критерий Стьюдента)
82
В группе NL-Spring улавливалась тенденция к сезонному повышению
температуры в фазу эструса по сравнению с фазой диэструса в 3- и 14-месячном
возрасте, что, возможно, указывает на неблагоприятное влияние «белых ночей»
на вторую фазу цикла и нарушение функции желтого тела (рис. 3.9 Б). Еще одно
повышение температуры во время эструса наблюдалось у самок в возрасте 20
месяцев, что указывает на нарушение терморегуляции и соответствует
изменениям овуляторного цикла в этом возрасте. У крыс группы NL-Autumn
тенденция к физиологической разнице между температурами в фазу эструса и
диэструса имела место в 3-, 5- и 17-месячном возрасте (рис. 3.9 В). В дальнейшем
разница межфазовых температур практически отсутствовала, что говорит о
снижении функционирования желтых тел в фазу диэструса, причиной которого
может являться избыток освещения в летний период.
В экспериментальных группах изменение фотопериода в течение годового
цикла вызывало достоверно более раннее снижение базальной температуры тела
(в режиме NL-Spring – в 5 месяцев, в режиме NL-Autumn – в 8 месяцев), что
является одним из показателей преждевременного старения организма. В группах
с
естественным освещением
раньше,
чем
в
режиме
LD,
нарушалась
физиологическая разница температур, измеряемая в различные фазы эстрального
цикла. Считается, что снижение температуры тела способствует замедлению
метаболических процессов в организме и является характерным признаком
старения [Weindruch R., Sohal R.S., 1997].
Таким образом, изменения средней температуры тела и температуры в
разные фазы эстрального цикла в режимах естественного освещения Карелии
зависели от сезона года и длительности продолжительности светового дня.
Особенно ярко это проявлялось в периоды «белых ночей» и «биологической
тьмы», когда отмечались максимальные различия светового режима [Кубасов
Р.В., 2008]. При этом, важно отметить, что старые животные более чувствительны
к изменениям фотопериода, по сравнению с молодыми [Анисимов В.Н.,
Виноградова И.А., 2008].
83
А
Б
В
Рис. 3.9. Возрастная динамика средней ректальной температуры у крыс
в зависимости от фаз эстрального цикла
Примечание. А – стандартное освещение (LD), Б – естественное освещение c весеннего
сезона (NL-Spring), В – естественное освещение c осеннего сезона (NL-Autumn), красный столбец – температура тела в фазу эструса, зеленый столбец – температура тела в фазу диэструса,
черная линия – температура тела без учета фазы цикла, а – различие достоверно по сравнению с
базальной температурой у 3-месячных крыс, б – различие достоверно по сравнению с базальной
температурой у крыс соответствующего месяца в стандартном режиме освещения, в – различие
достоверно по сравнению с температурой в фазу эструса и диэструса у 3-месячных крыс
(р<0,05; критерий Стьюдента)
Влияние естественного освещения на динамику потребления воды
и суточный диурез у крыс-самцов в зависимости от сезона рождения
Исследования функции почек в экспериментальной науке проводятся, когда
необходимо выявить наличие ранее неизвестных или воспроизвести уже установ-
84
ленные почечные эффекты под действием того или иного фактора. Большое значение придается контролю такого параметра, как объем выпитой животными
жидкости, т.к. количество потребляемой жидкости напрямую определяет велич ину суточного диуреза [Брюханов В.М. и др., 2009]. Определенную роль в регуляции колебаний почечной функции играет гормон шишковидной железы мелатонин [Брюханов В.М., Зверева А.Я., 2010].
У самцов крыс ежемесячно фиксировали количество выпитой воды за сутки
(таб. 3.4). При анализе полученных данных было выявлено, что с возрастом у животных во всех режимах освещения наблюдалось увеличение потребления воды в
среднем до 12–15 месяцев, затем происходило уменьшение потребления. Максимальное потребление жидкости крысами в стандартном режиме освещения приходилось на 15 месяцев. В период с 15 до 18 месяцев животные потребляли воду
на одном уровне, затем происходило возрастное снижение показателя. У крыс в
режимах NL-Spring и NL-Autumn максимальное потребление воды было зафиксировано в возрасте 12 месяцев, в дальнейшем происходило снижение этого параметра. В группе NL-Spring в 12 месяцев было отмечено достоверное увеличение
показателя потребления воды по сравнению с предыдущим измерением в данном
световом режиме, а в 15 месячном возрасте − достоверное снижение этого параметра. В режиме NL-Autumn количество выпитой воды на протяжении всего эксперимента было достоверно ниже относительно показателя у крыс в стандартном
режиме освещения.
Полученные значения потребления воды самцами группы LD и NL-Spring
косвенно подтверждает определенные по массе тела возрастные периоды. В р ежиме LD окончание стабильного роста приходилось на возраст 15 месяцев, в
группе NL-Spring – на 12 месяцев, и максимальное количество выпитой жидкости
в этих группах приходилось на 15 и 12 месяцев, соответственно, затем после наступления предстарческого периода потребление жидкости снижалось.
85
Таблица 3.4
Возрастная динамика потребления воды самцами крыс
в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения
Световой режим
Возраст Стандартное ос- Естественное освещение Естественное освещение
крыс
вещение (LD)
(NL-Spring)
(NL-Autumn)
(месяцы) Потребления во- Сезон
Потребления
Сезон
Потребления
ды (мл)
года
воды (мл)
года
воды (мл)
3
25,2±3,52
лето
32,0±1,25*
зима
16,7±3,37*
6
23,9±1,46
осень
29,4±2,51
весна
20,5±4,31*
а
9
31,5±4,30
зима
31,6±5,38
лето
22,1±3,37*
а
12
36,0±4,15
весна
49,4±3,75*
осень
28,2±5,29*
а
15
39,1±2,21
лето
33,5±6,20
зима
22,6±5,84*
18
38,5±5,56
осень
29,3±5,06
весна
22,7±3,72*
а
21
30,3±2,25
зима
27,0±3,28
лето
18,1±4,81*
24
27,5±2,81
весна
23,0±3,43
осень
16,6±5,08*
Примечания. * p<0,05 – различия с показателем в группе LD в соответствующем месяце
достоверны; а р<0,05 – различия с предыдущем показателем в данном световом режиме, достоверны (критерий Уилкоксона-Манна-Уитни)
Таблица 3.5
Возрастная динамика суточного диуреза самцов крыс
в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения
Световой режим
Возраст Стандартное ос- Естественное освещение Естественное освещение
крыс
вещение (LD)
(NL-Spring)
(NL-Autumn)
(месяцы) Суточный диу- Сезон
Суточный
Сезон
Суточный
рез (мл)
года
диурез (мл)
года
диурез (мл)
3
12,2±1,6
лето
9,4±0,7
зима
9,9±2,6
6
10,3±2,1
осень
8,5±1,3
весна
10,5±2,6
9
10,8±1,3
зима
12,1±2,3
лето
10,5±2,7
а
12
12,4±2,6
весна
15,4±1,9
осень
17,4±1,1*а
15
17,8±2,1
лето
13,7±3,1
зима
12,4±2,7*а
18
12,4±1,7
осень
12,8±2,8
весна
11,3±2,7
21
12,6±1,7
зима
8,6±1,8
лето
11,8±2,7
24
8,7±1,5
весна
8,4±1,7
осень
9,7±2,6
Примечания. * p<0,05 – различия с показателем в группе LD в соответствующем месяце
достоверны; а р<0,05 – различия с предыдущем показателем в данном световом режиме достоверны (критерий Уилкоксона-Манна-Уитни)
86
Нормальный биоритм мочеобразования зависит от концентрации в крови
регулирующих этот процесс гормонов, времени суток, сезона года [Горанский
А.И., Виноградова И.А., 2013]. В меньшей степени, чем циркадианные ритмы
деятельности почек, изучены их сезонные колебания. Выявлено, что зимой гидр оурез максимальный в 9-15 ч., минимальный – в 21-6 ч.; летом минимальная экскреция регистрируется в 6-9 ч.; калийурез в июле выше, чем в январе, а клубочковая фильтрация зимой больше, чем летом [Хильдебрандт Г. и др., 2006].
Во всех исследуемых нами группах у крыс самцов прослеживалась синхронность изменения данных между потреблением воды и суточным диурезом. У
животных в режиме LD максимальный суточный диурез (таб. 3.5) отмечался в 15
месяцев, затем наблюдалось возрастное снижение диуреза. Максимальное потребление воды так же приходилось на 15 месяцев, и снижение потребления жидкости начиналось с 18-месячного возраста.
У самцов в группах NL-Spring и NL-Autumn максимальный показатель диуреза отмечался в 12 месяцев, что совпадает с максимальными значениями потребления воды у этих животных. У самцов рожденных весной наблюдалось незначительно снижение показателя суточного диуреза в 6 месяцев, с последующим увеличением до 12-месячного возраста. В 12 месяцев это значение было достоверно
выше по сравнению с предыдущим показателем в данном световом режиме. У
особей с осенней датой рождения суточный диурез в 12 месяцев был достоверно
выше, а в 15-месячном возрасте достоверно ниже по сравнению с особями в стандартном режиме освещения.
Таким образом, влияние различных световых режимов на суточный диурез
у лабораторных животных оказалось неоднозначным. Как избыточное освещение
(«белые ночи), так и минимальная продолжительность дня в условиях Карелии (в
зимний период), приводили к нарушению функционирования почек, на что указывают изменения параметров диуреза у крыс [Барсукова Е.Ю., Горанский А.И.,
Виноградова И.А., 2012]. Вероятнее всего, прямого влияния на почки нарушения
светового режима не оказывают, но изменение нормального фотопериода в сторону увеличения световой фазы является стрессовым воздействием на организм,
87
которое отражается на гормональной регуляции гипотоламо-гипофизарнонадпочечниковой системы, что, в свою очередь, приводит к изменению ионо - и
осморегулирующей функций [Горанский А.И., Виноградова И.А., 2013]. В группах со смещенным фотопериодом наблюдалось более раннее возникновение нарушений водно-солевого обмена и функции почек [Лотош Т.А. и др., 2011; Виноградова И.А., Анисимов В.Н., 2012]. Различные стрессовые воздействия, вызывают дезорганизацию циркадной ритмичности у крыс и изменения функции почек.
Показано, что длительное пребывание животных на свету, приводит к изменению
экскреторной функции почек, выражающемуся в усилении суточного выделения
натрия [Брюханов В.М., Зверева А.Я., 2010].
Влияние естественного освещения на биохимические показатели мочи
крыс-самцов в зависимости от сезона рождения
В последнее время увеличивается интерес ученых к суточным и сезонным
колебаниям экскреторной функции почек. Существуют предположения, согласно
которым дисфункция ритмов почечной экскреции является вероятной причиной
ряда серьезных заболеваний. Давно известна связь циркадианных ритмов мочео тделения, гипертонической болезни и других заболеваний сердечно-сосудистой
системы [Брюханов В.М., Зверева А.Я., 2010].
Регулярный анализ мочи у самцов крыс показал, что белок обнаруживался в
моче во всех исследуемых группах уже с трехмесячного возраста (табл. 3.6). Максимальное количество крыс с протеинурией в группе LD и NL-Spring было зафиксировано в 9 и 6 месяцев, соответственно, режиме NL-Autumn – в 12 месяцев. В
возрасте 6 месяцев в группе NL-Spring самцов с протеинурией было достоверно
больше, а в группе NL-Autunm – достоверно меньше, чем в стандартном режиме
освещения. В дальнейшем достоверных различий в группах не наблюдалось. Наличие белка в моче указывает на нарушение почечных функций, связанных с процессами фильтрации и реабсорбции.
88
Таблица 3.6
Возрастная динамика появления белка в моче у самцов крыс
в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения
Возраст
крыс
(месяц)
3
6
9
12
15
18
21
24
Световой режим
Стандартное
освещение
(LD)
Количество
особей (%)
70
60
100
90
80
60
90
80
Естественное освещение
(NL-Spring)
Естественное освещение
(NL-Autunm)
Сезон
года
лето
осень
зима
весна
лето
осень
зима
весна
Сезон
года
зима
весна
лето
осень
зима
весна
лето
осень
Количество
особей (%)
60
100*
100
100
90
80
100
100
Количество
особей (%)
90
20*
70
100
100
70
90
100
Примечание. * p<0,05; ** р<0,01 – различия достоверны по сравнению с показателями в
стандартном режиме освещения в соответствующем возрасте (метод χ2 )
Лейкоциты впервые обнаруживались у 50% особей группы LD в возрасте 9
месяцев. До этого возраста число лейкоцитов в моче представляло собой допустимое количество и не превышало нормальных значений. У самцов группы NLSpring лейкоциты в моче были обнаружены – раньше (у 80% в возрасте 6 месяцев), а у животных группы NL-Autunm – позже (у 100% в 12 месяцев) по сравнению с контрольной группой (табл. 3.7). В режиме NL-Spring начиная с 12-месяцев
у всех особей обнаруживалась лейкоцитоурия. В режиме NL-Autunm в возрасте
15 и 18 месяцев было зарегистрировано достоверно меньше особей с лейкоцитоурией по сравнению со стандартным режимом освещения.
Впервые в группе LD кетоны в моче были обнаружены в 21 месяц у 40%
животных (содержание кетонов в норме в моче не должно превышать 1,5
ммоль/л), в группе NL-Spring – в 15 месяцев у 50% особей, а в группе NL-Autumn
– в 6 месяцев у 80% самцов (табл. 3.8).
89
Таблица 3.7
Возрастная динамика появления лейкоцитов в моче у самцов крыс
в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения
Возраст
крыс
(месяц)
3
6
9
12
15
18
21
24
Световой режим
Стандартное
освещение
(LD)
Количество
особей (%)
0
0
50
100
100
90
60
90
Естественное освещение
(NL-Spring)
Естественное освещение
(NL-Autunm)
Сезон
года
лето
осень
зима
весна
лето
осень
зима
весна
Сезон
года
зима
весна
лето
осень
зима
весна
лето
осень
Количество
особей (%)
0
80*
80
100
100
100
100*
100
Количество
особей (%)
0
0
0*
100
40*
10*
70
100
Примечание. * p<0,05; ** р<0,01 – различия достоверны по сравнению с показателями в
стандартном режиме освещения в соответствующем возрасте (метод χ2 )
Таблица 3.8
Возрастная динамика появления кетонов в моче у самцов крыс
в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения
Возраст
крыс
(месяц)
3
6
9
12
15
18
21
24
Световой режим
Стандартное
освещение
(LD)
Количество
особей (%)
0
0
0
0
0
0
40
40
Естественное освещение
(NL-Spring)
Естественное освещение
(NL-Autunm)
Сезон
года
лето
осень
зима
весна
лето
осень
зима
весна
Сезон
года
зима
весна
лето
осень
зима
весна
лето
осень
Количество
особей (%)
0
0
0
0
50*
30*
60
50
Количество
особей (%)
0
80*
10
10
40*
10
10
10
Примечание. * p<0,05 – различия достоверны по сравнению с показателями в стандартном режиме освещения в соответствующем возрасте (метод χ2 )
90
В режиме LD эритроциты в моче (табл. 3.9) были обнаружены впервые у
30% самцов в возрасте 12 месяцев. У 30% самцов группы NL-Spring – в возрасте 9
месяцев, а у самцов группы NL-Autumn – гораздо раньше – уже в 3-месячном возрасте (20%).
Таблица 3.9
Возрастная динамика появления эритроцитов в моче у самцов крыс
в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения
Возраст
крыс
(месяц)
3
6
9
12
15
18
21
24
Световой режим
Стандартное
освещение
(LD)
Количество
особей (%)
0
0
0
30
100
80
40
10
Естественное освещение
(NL-Spring)
Естественное освещение
(NL-Autunm)
Сезон
года
лето
осень
зима
весна
лето
осень
зима
весна
Сезон
года
зима
весна
лето
осень
зима
весна
лето
осень
Количество
особей (%)
0
0
30*
30
40*
70
30
80*
Количество
особей (%)
20*
50*
10
10
100
20*
10
10
Примечание. * p<0,05 – различия достоверны по сравнению с показателями в стандартном режиме освещения в соответствующем возрасте (метод χ2 )
У животных во всех световых режимах была выявлена нитритурия с 3месячного возраста (табл. 3.10). Животных с содержанием нитритов в моче достоверно больше регистрировали в группе NL-Spring в 3, 15 и 24 месяца по сравнению с контрольной группой, в группе NL-Autunm – в 15-месячном возрасте.
В режиме NL-Autumn билирубин в моче до 12 месяцев не обнаруживался,
тогда как в группах LD и NL-Spring отмечался уже с 3-месячного возраста (табл.
3.11). Возрастное увеличение содержания билирубина в моче самцов крыс было
отмечено в группах LD и NL-Spring.
91
Таблица 3.10
Возрастная динамика появления нитритов в моче у самцов крыс
в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения
Возраст
крыс
(месяц)
3
6
9
12
15
18
21
24
Световой режим
Стандартное
освещение
(LD)
Количество
особей (%)
10
20
10
30
0
30
20
0
Естественное освещение
(NL-Spring)
Естественное освещение
(NL-Autunm)
Сезон
года
лето
осень
зима
весна
лето
осень
зима
весна
Сезон
года
зима
весна
лето
осень
зима
весна
лето
осень
Количество
особей (%)
50*
40
40
40
50*
50
30
50*
Количество
особей (%)
30
20
10
10
30*
10
10
10
Примечание. * p<0,05 – различия достоверны по сравнению с показателями в стандартном режиме освещения в соответствующем возрасте (метод χ2 )
Таблица 3.11
Возрастная динамика появления билирубина в моче у самцов крыс
в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения
Возраст
крыс
(месяц)
3
6
9
12
15
18
21
24
Световой режим
Стандартное
освещение
(LD)
Количество
особей (%)
70
80
90
100
70
70
100
100
Естественное освещение
(NL-Spring)
Естественное освещение
(NL-Autunm)
Сезон
года
лето
осень
зима
весна
лето
осень
зима
весна
Сезон
года
зима
весна
лето
осень
зима
весна
лето
осень
Количество
особей (%)
100
90
60
60*
90
100
100
100
Количество
особей (%)
0*
0*
0*
0*
0*
0*
70
90
Примечание. * p<0,05 – различия достоверны по сравнению с показателями в стандартном режиме освещения в соответствующем возрасте (метод χ2 )
92
Таким образом, у крыс-самцов, находящихся в условиях естественного освещения Карелии в не зависимости от сезона рождения отклонения в биохимических параметрах мочи обнаруживались раньше, чем у особей контрольной группы. У самцов крыс с датой рождения – апрель отклонения в биохимических параметрах мочи обнаруживались раньше, чем у особей с датой рождений – октябрь,
что может быть связано с изменением длины светового дня в течение годового
цикла. Любое заболевание почек может возникнуть в результате десинхроноза
процесса мочеобразования [Горанский А.И., Виноградова И.А., 2013]. Раннее появление негативных результатов тестирования мочи у самцов крыс группы NLSpring, может быть связано с периодом «белых ночей». Условия летнего солнцестояния воспринимаются как круглосуточное освещение. Так результаты других
исследований показывают, что у крыс находящихся при постоянном освещении,
такие показатели мочи как, содержание белка, наличие лейкоцитов, нитритов р егистрировались на более ранних сроках по сравнению с особями контрольной
группы [Виноградова И.А., Анисимов В.Н., 2012; Лотош Т.А. и др., 2012].
Влияние
естественного
освещения
на
уровень
глюкозы
крови
у крыс-самцов в зависимости от сезона рождения
Один раз в 6 месяцев у животных определяли уровень концентрации глюкозы в плазме крови (рис. 3.10). Полученные данные показали, что в 6-месячном
возрасте в режимах LD и NL-Spring содержание глюкозы в крови находилось
примерно на одном уровне и составляло 4,5±0,3 ммоль/л и 4,3±0,3 ммоль/л, соо тветственно. Однако у крыс в группе NL-Autumn в этом же возрасте уровень глюкозы в крови был достоверно выше по сравнению с режимом LD на 37%. В стандартном режиме освещения происходило постепенное возрастное повышение
уровня сахара в крови до 24–месячного возраста. У «весенних» животных также
наблюдалось возрастное увеличение, причем показатели в возрасте 18 и 24 месяцев были достоверно выше по сравнению с аналогичными значениями у самцов
контрольной группы.
В режиме NL-Autumn происходило «зигзагообразное» изменение содержа-
93
ния глюкозы в крови, соответствующее сезонам года: в возрасте 6 и 18 месяцев
уровень сахара крови был повышен по сравнению с контрольными показателями,
а в возрасте 12 и 24 месяца – снижен, причем в возрасте двух лет – достоверно по
сравнению с параметром в группе контроля. В результате у крыс, рожденных ос енью, просматривалась тенденция к увеличению уровня глюкозы в плазме крови в
весенне-летний период и уменьшению в осенне-зимний.
Рис. 3.10. Динамика содержания глюкозы в плазме крови у самцов крыс
в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения
Примечание. Красная линия – стандартное освещение (LD), черная линия – естественное
освещение c весеннего сезона (NL-Spring), зеленая линия – естественное освещение c осеннего
сезона (NL-Autumn), * – р<0,05 различия достоверны по сравнению с LD режимом в том же месяце; а – р<0,05 различия достоверны по сравнению с показателем, полученным в предыдущем
месяце в данном световом режиме (критерий Уилкоксона-Манна-Уитни)
По данным других авторов содержание глюкозы в сыворотке крови человека было наибольшим в период максимального светового дня. Во время перехода
полярного дня в полярную ночь (в октябре) происходило достаточно кратковр еменное понижение среднегрупповых показателей глюкозы до минимальных значений за весь период наблюдения, а приход полярной ночи (январь) совпадал с
повышением уровня данного метаболита. Нарастание уровня глюкозы продолжалось и по окончании поляной ночи, и в период полярного дня [Бойко Е.Р., Ткачев
А.В., 1995].
94
3.2. Влияние годового цикла фотопериодизма на возрастную патологию
в зависимости от сезона рождения крыс
Известно, что нарушение циркадной координации в организме или воздействие света в ночное время, проявляется гормональным дисбалансом, который
приводит к различным заболеваниям, снижению продолжительности жизни, а
также ускоряет рост новообразований [Froy O., Miskin R., 2010]. Своеобразным
«индикатором» условий пре- и постнатального развития является месяц рождения, а изучение заболеваемости родившихся в разные сезоны (месяцы) года является одним из эффективных исследовательских инструментов, позволяющих анализировать ассоциации между условиями раннего онтогенеза и состоянием здоровья в зрелом возрасте [Efird J.T., Nielsen S.S., 2008].
Наиболее частой патологией, обнаруженной на вскрытии у самцов крыс, во
всех исследуемых группах была пневмония [Манских В.Н., 2014]. В режиме LD
хронические заболевания респираторной системы регистрировали в 69,6% случ аев, второй по частоте патологией являлись доброкачественные образования, которые наблюдали у 37% особей. Злокачественные новообразования встречались у
13% самцов данного светового режима. Реже диагностировали хронические заболевания сердечно-сосудистой системы (6,5%) и заболевания печени (4,6%). Заболевания почек у особей контрольной группы не были зарегистрированы. Другие
заболевания различной этиологии обнаруживали у 34,8% крыс-самцов (таб. 3.12).
Количество самцов крыс в режиме NL-Spring с хроническими заболеваниями респираторной системы превышало количество особей с патологией в группах
LD и составило 100%. Доброкачественные опухоли постмортально были выявлены у 54,3% самцов крыс данной группы. Злокачественные новообразования и з аболевания сердечно-сосудистой системы встречались с одинаковой частотой
(17,4%). Заболевания почек и печени на вскрытии обнаруживали у 6,5% самцов
крыс. У каждого второго самца диагностировали какую-либо патологию, внесенную в раздел «прочие заболевания» (таб. 3.12).
95
У 82,2% и 48,8% крыс-самцов группы NL-Autumn на вскрытии обнаруживали хронические заболевания респираторной системы и доброкачественные опухоли, соответственно. Процент самцов со злокачественными новообразованиями
и патологией сердечно-сосудистой системы составил примерно равное количество (20% и 22,2%, соответственно). Количество крыс-самцов с заболеваниями почек и гепатопатиями было зарегистрировано равное количество (4,4%). Прочих
заболеваний в исследуемой группе было почти в 2 раза больше по сравнению с
режимом LD (таб. 3.12).
Таблица 3.12
Виды патологии, обнаруженные на вскрытии у самцов крыс в условиях
естественного освещения в зависимости от сезона рождения
(в % к числу животных в группе)
Световой режим
Количество крыс
Количество заболеваний на
одну крысу
Хронические заболевания
респираторной системы
Доброкачественные опухоли
Злокачественные опухоли
Хронические заболевания
сердечно-сосудистой системы
Гепатопатии
Заболевания почек
Прочие заболевания
Стандартное
освещение
(LD)
46
Естественное
освещение
(NL-Spring)
46
Естественное
освещение
(NL-Autumn)
45
1,63
2,5
2,24
69,6% (32)
100% (46)
82,2% (37)
37% (17)
13% (6)
54,3% (25)
17,4% (8)
48,8% (22)
20% (9)
6,5% (3)
17,4% (8)
22,2% (10)
4,6% (1)
34,8% (16)
6,5% (3)
6,5% (3)
47,8% (22)
4,4% (2)
4,4% (2)
62,2% (28)
Примечание. В скобках дано абсолютное количество животных
Таким образом, лидирующее место среди патологии, обнаруженной на
вскрытии у лабораторных животных всех групп, занимали хронические заболевания респираторной системы [Манских В.Н., 2014]. На втором месте по частоте
обнаружения заболеваний у «весенних» крыс оказались доброкачественные опухоли, у «осенних» – прочие заболевания. У самцов крыс экспериментальных
96
групп были зарегистрированы заболевания почек, в то время как у особей ко нтрольной группы данная патология не встречалась.
Представленные в работе данные показывают важную роль циркануальных
ритмов и эпифиза в старении организма и развитии новообразований. На вскрытии, опухоли были обнаружены у 50% самцов крыс режима NL-Spring и у 44,4%
самцов группы NL-Autumn, в то время как в стандартном режиме освещения
только у 28,2% самцов (таб. 3.13). Количество крыс с доброкачественными опухолями в группе LD составило 19,6%, в экспериментальных группах – 34,7% и
28,9%, соответственно. Аналогичная картина наблюдалась при диагностике злокачественных новообразований – у 13% самцов в режиме LD, у 17,4% самцов в
режиме NL-Spring и у 20% самцов в режиме NL-Autumn. Общее количество опухолей, обнаруженных на вскрытии у самцов, составило в условиях LD – 17, в режимах NL-Spring и NL-Autumn – 25 и 22, соответственно; из них 11 доброкачественных и 6 злокачественных опухолей в режиме LD, в режиме NL-Spring – 17
доброкачественных и 8 злокачественных и в режиме NL-Autumn – 13 и 9, соответственно. Таким образом, количество опухолей на одну крысу в режиме LD составляло – 0,37, в группах NL-Spring и NL-Autumn – 0,54 и 0,48, соответственно.
Наиболее часто среди новообразований во всех исследуемых группах
встречались доброкачественные опухоли, составившие 66,1% от всех новообразований. Среди доброкачественных опухолей чаще встречались лейдигома и аденома коры надпочечников (рис. 3.11 А, 3.12 А), которые составили 61,5% от общего
числа доброкачественных новообразований. Среди злокачественных опухолей
преобладали новообразования кроветворной ткани (рис. 3.11 Б, 3.12 Б): лейкоз и
злокачественная лимфома – 40,0% от всех злокачественных опухолей. У самцов
крыс с весенней датой рождения отмечались такие злокачественные образования,
как гепатоцеллюлярный рак, саркома, фибросаркома, в группах LD и NL-Autumn
данные новообразования не были зарегистрированы.
97
Таблица 3.13
Влияние естественного освещения на частоту развития опухолей
у самцов крыс в зависимости от сезона рождения
Режим / группа
Количество крыс (шт.)
Количество крыс с опухолями (шт.)
Количество крыс с опухолями (%)
Количество крыс с доброкачественными опухолями (шт.)
Количество крыс с доброкачественными опухолями (%)
Количество крыс со злокачественными
опухолями (шт.)
Количество крыс со злокачественными
опухолями (%)
Количество опухолей (шт.)
Количество злокачественных опухолей (шт.)
Количество доброкачественных опухолей (шт.)
Количество опухолей на одну крысу (шт.)
Количество крыс с одной опухолью (шт.)
Количество крыс с одной опухолью (%)
Количество крыс с двумя опухолями (шт.)
Количество крыс с двумя опухолями (%)
Время обнаружения первой опухоли (дни)
Время обнаружения перовой злокачественной
опухоли (дни)
Время обнаружения первой доброкачественной
опухоли (дни)
А
LD
NL-Spring
NL-Autumn
46
13
28,2%
46
23
50%
45
20
44,4%
9
16
13
19,6%
34,7%
28,9%
6
8
9
13%
17,4%
20%
17
6
11
0,37
9
19,6%
4
8,7%
635
25
8
17
0,54
21
45,6%
2
4,3%
367
22
9
13
0,48
18
40%
2
4,4%
632
856
367
868
635
562
632
Б
Рис. 3.11 Лейдигома семенника (А); х 40. Гепатоцеллюлярный рак (Б); х200.
Окраска гематоксилином и эозином
98
А
Б
Рис. 3.12. Виды доброкачественных (А) и злокачественных (Б) опухолей,
обнаруженные на вскрытии у самцов крыс в условиях естественного освещения в
зависимости от сезона рождения
Примечание. Красная линия – стандартное освещение (LD), черная линия – естественное
освещение c весеннего сезона (NL-Spring), зеленая линия – естественное освещение c осеннего
сезона (NL-Autumn)
99
Время обнаружения первой опухоли постмортально у животных с весенней
датой рождения отмечалось намного раньше (на 367 день), по сравнению с группами LD и NL-Autumn (на 635 и 632 день, соответственно) (рис. 3.13).
А
Б
Рис. 3.13 Динамика посмертного выявления доброкачественных (А)
и злокачественных (Б) опухолей у самцов в условиях естественного освещения в
зависимости от сезона рождения
Примечание. Красная линия – стандартное освещение (LD), черная линия – естественное
освещение c весеннего сезона (NL-Spring), зеленая линия – естественное освещение c осеннего
сезона (NL-Autumn)
100
Гипотеза «циркадианной деструкции», предложенная R.G. Stevens (2005),
согласно которой внешние факторы, нарушающие функцию биологических часов,
при длительном действии повышают риск развития опухолей репродуктивных органов, в настоящее время получила многочисленные доказательства своей справедливости. Было показано, что сменный режим труда и частые перелеты через
несколько часовых поясов являются факторами риска развития рака молочной и
предстательной железы. A. Haim и B.A. Portnov в своей монографии (2013) обобщили данные о канцерогенном действии света в ночное время. По данным авторов, проживание в районах с интенсивным уличным освещением ночью, привычка спать с включенным светом в спальне, а также проживание в высоких широтах
Земли является независимым фактором риска развития рака молочной и предстательной железы.
В таблице 3.14 видно, что у самок крыс в режиме LD первой по частоте патологией явились доброкачественные образования, которые составили 45,2% от
общего количества заболеваний, напротив, количество особей со злокачественными новообразованиями составило 11,9%; хронические заболевания респираторной системы отмечались в 40,5% случаев. У 9,5% самок в условиях LD посмертно выявлены хронические заболевания сердечно-сосудистой и заболевания
репродуктивной систем, соответственно. Заболевания почек составили 2,4%, прочие заболевания 19% от общего числа заболеваний, гепатопатии у самок данной
группы не диагностировались.
Количество самок в условиях NL-Spring с хронической патологией респираторной системы и неопухолевыми заболеваниями репродуктивной системы, а так
же с заболеваниями почек, встречались чаще по сравнению с особями контрольной и NL-Autumn групп. Так, у «весенних» животных наиболее частой патологией, обнаруженной на вскрытии, были хронические заболевания респираторной
системы, которые регистрировались в 100% случаев. На втором и третьем месте
отмечались доброкачественные опухоли – 85,4%, злокачественные новообразования и заболевания репродуктивной системы регистрировались у 21,9% особей,
соответственно. У 7,3% самок обнаруживались заболевания почек, а в 2,4% слу-
101
чаев,
соответственно,
наблюдались
хронические
заболевания
сердечно-
сосудистой системы и гепатопатии. Прочие заболевания диагностировались у
36,9% самок крыс в группе NL-Spring (таб. 3.14).
У лабораторных животных группы NL-Autumn в 65,8% случаях на вскрытии регистрировались хронические заболевания респираторной системы и у
46,3% самок – доброкачественные опухоли, а в 36,9% случаев обнаруживались
прочие заболевания. У 9,7% самок крыс с осенней датой рождения обнаруживались неопухолевые заболевания репродуктивной системы, а в 17% случаях наблюдались хронические заболевания сердечно-сосудистой системы. Гепатопатии
и заболевания почек, выявленные постмортально у особей в группы NL-Autumn,
составили 4,9%, соответственно (таб. 3.14).
Таблица 3.14
Виды патологии, обнаруженные на вскрытии у самок крыс
в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения
(в % к числу животных в группе)
Световой режим
Количество крыс
Количество заболеваний на
одну крысу
Хронические заболевания
респираторной системы
Доброкачественные опухоли
Злокачественные опухоли
Хронические заболевания
сердечно-сосудистой системы
Неопухолевые заболевания
репродуктивной системы
Гепатопатии
Заболевания почек
Прочие заболевания
Стандартное
освещение
(LD)
42
1,38
Естественное
освещение
(NL-Spring)
41
2,78
Естественное
освещение
(NL-Autumn)
41
2,07
40,5% (17)
100% (41)
65,8% (27)
45,2% (19)
11,9% (5)
9,5% (4)
85,4% (35)
21,9% (9)
2,4% (1)
46,3% (19)
21,9% (9)
17% (7)
9,5% (4)
21,9% (9)
9,7% (4)
2,4% (1)
19% (8)
2,4% (1)
7,3% (3)
36,9% (15)
4,9% (2)
4,9% (2)
36,9% (15)
Примечание. В скобках дано абсолютное количество животных
102
Таким образом, среди патологии, обнаруженной на вскрытии у самок с естественным режимом освещения, преобладающее значение имели хронические
заболевания респираторной системы, а так же доброкачественные и злокачес твенные новообразования. У лабораторных животных в группах NL-Spring и NLAutumn регистрировали заболевания печени, в то время как у самок крыс ко нтрольной группы данная патология не обнаруживалась. Количество «весенних»
животных с хроническими заболеваниями респираторной системы, доброкачес твенными опухолями и заболеваниями репродуктивной системы было зафиксир ованно больше, чем в группах LD и NL-Autumn.
Наибольшее число самок крыс с новообразованиями было диагностировано
в режиме NL-Spring – 80,5% (n=33) от общего количества самок группы, в группе
животных с осенней датой рождения – 58% (n=24), в стандартном режиме освещения – 45,2% (n=19). Самок с доброкачественными образованиями больше всего
находилось в режиме NL-Spring – 73,2%, а со злокачественными – в режиме NLAutumn – 21,9% от общего количества крыс-самок в группе. Количество опухолей, зарегистрированных у лабораторных животных в условиях LD (таб. 3.15), составляло 24, в режиме NL-Autumn – 29, и значительно больше в режиме NLSpring – 44, что в 1,8 раза больше чем в LD режиме. В условиях NL-Spring количество диагностированных злокачественных новообразований у крыс составило 9,
а в условиях NL-Autumn – 10 и это в 2 раза больше, чем у особей контрольной
группы (n=5).
Из доброкачественных опухолей в группах встречались такие новообразования как, фиброаденома и фиброма молочных желез (рис. 3.14 А, 3.15 А), которые составляли 47,9% от всех новообразований. Среди злокачественных опухолей
были обнаружены – лейкоз, саркома брюшной полости (рис. 3.14 Б, 3.15 Б). Следует отметить, что у самок крыс, рожденных в весенний период, диагностировали
рак матки, рак яичника, лимфому брюшной полости, тогда как в группе LD, таких
новообразований не наблюдалось. Число опухолей на одну крысу в стандартном
режиме освещения в группе было минимальным (0,56), а в режиме NL-Spring –
максимальным (1,07).
103
Таблица 3.15
Влияние естественного освещения на частоту развития опухолей
у самок крыс в зависимости от сезона рождения
Режим /группа
Количество крыс (шт.)
Количество крыс с опухолями (шт.)
Количество крыс с опухолями (%)
Количество крыс с доброкачественными опухолями (шт.)
Количество крыс с доброкачественными опухолями (%)
Количество крыс со злокачественными
опухолями (шт.)
Количество крыс со злокачественными
опухолями (%)
Количество опухолей (шт.)
Количество злокачественных опухолей (шт.)
Количество доброкачественных
опухолей (шт.)
Количество опухолей на одну крысу (шт.)
Количество крыс с одной опухолью (шт.)
Количество крыс с одной опухолью (%)
Количество крыс с двумя опухолями (шт.)
Количество крыс с двумя опухолями (%)
Время обнаружения первой опухоли (дни)
Время обнаружения перовой злокачественной
опухоли (дни)
Время обнаружения первой доброкачественной
опухоли (дни)
А
LD
NL-Spring
NL-Autumn
42
19
45,2%
41
33
80,5%
41
24
58,5%
17
30
16
40,5%
73,2%
39%
5
7
9
11,9%
17%
21,9%
24
5
44
9
29
10
19
35
19
0,56
14
33,3%
5
11,9%
878
1,07
21
51,3%
11
26,8%
365
0,7
19
46,3%
5
12,2%
355
1051
365
493
878
365
355
Б
Рис. 3.14. Фиброаденома молочной железы (А); х 150. Анапластический рак
легкого (Б); х 200. Окраска гематоксилином и эозином.
104
А
Б
Рис. 3.15. Виды доброкачественных (А) и злокачественных (Б) опухолей,
обнаруженные на вскрытии у самок крыс в условиях естественного освещения в
зависимости от сезона рождения
Примечание. Красная линия – стандартное освещение (LD), черная линия – естественное
освещение c весеннего сезона (NL-Spring), зеленая линия – естественное освещение c осеннего
сезона (NL-Autumn)
105
При посмертном вскрытии, первая опухоль была обнаружена у животных,
рожденных в осенний период (на 355 день), в группе NL-Spring – на 10 дней позже (на 365 день), а в режиме LD – на 878 день (рис. 3.16).
А
Б
Рис. 3.16. Динамика посмертного выявления доброкачественных (А)
и злокачественных (Б) опухолей у самок в условиях естественного освещения в
зависимости от сезона рождения
Примечание. Красная линия – стандартное освещение (LD), черная линия – естественное
освещение c весенней датой рождения (NL-Spring), зеленая линия – естественное освещение c
осенней датой рождения (NL-Autumn)
106
Многочисленные исследования показали, что нарушения циркадианной
системы являются факторами риска не только для возникновения рака, но также
для прогрессии опухолевого роста [Duffy J.F., Wright K.P., 2005; Kantermann Th.,
Roenneberg T., 2006; Bella G., Gualano L., Mascia F., 2013]. Описаны различные
нарушения в этой системе в самой опухолевой ткани, у лабораторных животных с
опухолями, а также у онкологических больных [Анисимов В.Н. и др., 2014;
Sephon S., Spiegel D., 2003].
В ряде экспериментальных исследований установлено, что постоянное освещение оказывает стимулирующее воздействие на развитие и рост перевиваемых, индуцированных канцерогенами и спонтанных новообразований, в том числе и молочной железы [Анисимов В.Н., Виноградова И.А., 2008; Anisimov V.N. et
al. 2004; Cos S. et al., 2006]. У животных, подвергшихся постоянному освещению
или световому загрязнению, был более высокий темп роста новообразований, по
сравнению с особями, находившимися в стандартом режиме освещения [Виноградова И.А., Анисимов В.Н., 2012; Лотош Т.А., 2012; Cos S., 2006]. В зависимости от характера освещения и времени воздействия света, происходит более выс окий или низкий темп формирования опухолей. Так в исследовании Т.А. Лотош с
соав. (2012) показано влияние постоянного освещения на крыс с одномесячного и
с 14-месячного возраста. Круглосуточное освещение с одномесячного возраста
приводило к более раннему появлению спонтанных опухолей, как злокачественных, так доброкачественных, по сравнению с аналогичным параметром в условиях стандартного освещения. В опытах на самках крыс было обнаружено, что постоянное и естественное освещение в условиях северо-запада России ускоряет
старение и способствует развитию опухолей у самок крыс, в то время как применение мелатонина оказывает нормализующее действие [Виноградова И.А. и др.,
2008]. Показано, что световая депривация способствует существенному снижению частоты развития новообразований по сравнению с крысами, содержавшимися в условиях стандартного освещения. У самцов и самок крыс в условиях световой депривации первая опухоль была зафиксирована на 659 и 551 сутки, соответственно, в то время как в условиях стандартного чередующегося освещения ново-
107
образования были обнаружены на 379 день у самцов и на 207 день у самок
[Vinogradova I.A. et al., 2010; Виноградова И.А., Анисимов В.Н., 2012].
Другие исследования показали зависимость возникновения рака молочной
железы от сезонных колебаний освещенности [McIntyre H., Blue J., Harman J.,
2002]. Ряд исследователей полагают, что нарушение циркадных, циркануальных
ритмов или воздействие света в ночное время, приводят к уменьшению выработки
мелатонина, являющегося основным биологическим блокатором развития раковых заболеваний [Анисимов В.Н., 2008; Виноградова И.А., Анисимов В.Н., 2012;
Fu L., Lee C.C., 2003; Schernhammer E.S. et al., 2003]. На основании ограниченных
доказательств канцерогенности для человека сменной работы, включающей но чную работу, и достаточных доказательств канцерогенности света в течение но чного периода суток (биологической ночи) у экспериментальных животных, раб очая группа Международного агентства по изучению рака (МАИР) в 2007 г. пришла к заключению, что сменная работа, приводящая к нарушению циркадианных
ритмов, возможно канцерогенна для человека. В последнее время появились новые данные, полученные в экспериментах на животных и в эпидемиологичеcких
наблюдениях, представивших дополнительные доказательства канцерогенной
опасности светового десинхроноза [Анисимов В.Н. и др., 2013; Анисимов В.Н. и
др., 2014; Painting, Firefighting and Shiftwork, 2010].
В наших исследованиях влияние естественного изменения фотопериода в
течение годового цикла на самок и самцов крыс с различными датами рождения
(весна и осень), приводило к стимуляции спонтанного онкогенеза, увеличению
количества злокачественных новообразований по сравнению с особями в усло виях фиксированного стандартного светового режима. У самцов и самок крыс с весенней датой рождения количество диагностированных доброкачественных новообразований так же было больше, чем у животных в контрольной группе, кроме
этого данные опухоли (как злокачественные, так и доброкачественные) были обнаружены значительно раньше. У самок группы NL-Autumn количество доброкачественных новообразований не превышало контрольных значений, хотя опухоли
были диагностированы раньше, а у самцов этой группы время появления первой
108
опухоли соответствовало времени появления в стандартных условиях освещения,
но количество опухолей было большим.
Таким образом, можно предположить, что сезонные колебания естественного освещения Карелии («белые ночи» в летний период и удлиненная темновая фаза в осенне-зимний период) увеличивают риск развития возрастной патологии у
самцов и самок крыс (включая новообразования). Развитие возрастной патологии
у крыс, рожденных в разные сезоны года, зависит от фотопериодических условий
раннего и позднего онтогенеза: менее благоприятным для жизнедеятельности является эндогенный годовой цикл с изменением фотопериода в сторону сокращения темновой фазы и увеличения светлого периода, чем противоположные изменения – увеличение темновой фазы и сокращение светлого периода суток.
109
3.3. Влияние годового цикла фотопериодизма на продолжительность жизни
крыс в зависимости от сезона рождения
Обнаружено, что у самцов крыс контрольной группы средняя (СПЖ) и максимальная продолжительность жизни (МПЖ) составила 877,9±188,2 и 1237 дней
соответственно, а средняя продолжительность жизни (СПЖ) последних 10% крыс
– 1216,8±22,8 дней (табл. 3.16). У крыс самцов группы NL-Spring наблюдалось
сокращение СПЖ на 17,3% (726,3±126,6 дней), максимальной продолжительности
жизни на 15,4% (1046 дней) и СПЖ последних 10% крыс на 18,3% (994,6±33,0
дней) по сравнению с контрольной группой. У особей в режиме NL-Autumn средняя продолжительность жизни составила 903,6±141,6 дней, но в тоже время наблюдались сокращение МПЖ на 1,6% (1217 суток) и СПЖ последних 10% крыс
на 8,7% (1110,6±64,8 суток) по сравнению с самцами, содержавшимися при стандартном режиме освещения. Средняя продолжительность жизни последних 10%
крыс у животных, рожденных в весенний период, была ниже на 10,5% по сравнению с самцами группы NL-Autumn.
Средняя продолжительность жизни самок-крыс в режиме LD составила
999,2±157,9 дней, максимальная – 1223 дня и СПЖ последних 10% крыс –
1208,5±16,1 дня (табл. 3.17). У животных, рожденных в весенний период, наблюдалось уменьшение средней продолжительность жизни на 36,7% (632,0±99,6 дня)
и максимальной продолжительности жизни на 26,5% (899 дней) по сравнению с
самками, находящимися в стандартном режиме освещения. Средняя продолжительность и максимальная продолжительность жизни самок крыс, рожденных в
осенний период, уменьшилась на 22,8% (771±158,3 день) и 7,5%, (1131 день), с оответственно, по сравнению с группой контроля. Средняя продолжительность
жизни последних 10% крыс достоверно сокращалась при содержании в условиях
NL-Spring на 28,7% (861,7±42,0 день), в режиме NL-Autumn – на 7,8%
(1113,7±16,9 дней) по сравнению с режимом LD. У самок крыс, рожденных в весенний период, средняя продолжительность жизни последних 10% крыс была
достоверно ниже (на 22,6%), чем у животных, родившихся осенью.
110
Таблица 3.16
Влияние сезона рождения на продолжительность жизни самцов крыс
Показатель
Количество крыс
СПЖ, сут.
МПЖ, сут.
СПЖ последних
10% крыс, сут
LD
Самцы
46
877,9±188,2
1237
Световой режим
NL-Spring
Самцы
46
726,3±126,6
1046
1216,8±22,8
994,6±33,0* а
NL-Autumn
Самцы
45
903,6±141,6
1217
1110,6±64,8*
Примечание. CПЖ – средняя продолжительность жизни; МПЖ – максимальная продолжительность жизни; * p<0,05 – различия с показателем в группе LD достоверны; а p<0,05 – различия с показателем в группе NL-Autumn достоверны (критерий Уилкоксона-Манна-Уитни)
Таблица 3.17
Влияние сезона рождения на продолжительность жизни самок крыс
Показатель
Количество крыс
СПЖ, сут.
МПЖ, сут.
СПЖ последних
10% крыс, сут
LD
Самки
42
999,2±157,9
1223
Световой режим
NL-Spring
Самки
41
632,0±99,6*
899
1208,5±16,1
861,7±42,0* а
NL-Autumn
Самки
41
771±158,3
1131
1113,7±16,9*
Примечание. CПЖ – средняя продолжительность жизни; МПЖ – максимальная продолжительность жизни; * p<0,05 – различия с показателем в группе LD достоверны; а p<0,05 – различия с показателем в группе NL-Autumn достоверны (критерий Уилкоксона-Манна-Уитни).
Данные, полученные в нашем эксперименте, согласуются с результатами
исследований многих авторов о влиянии циркадианных и циркануальных ритмов
[Froy O., 2011], а так же месяца или сезона рождения на продолжительность жизни [Назарова Г.Г., 2011; Doblhammer G., Vaupel J.W., 2001; Gavrilov L.A.,
Gavrilova N.S., 2011; Ueda P. et al., 2013]. В работе, проведенной Г.Г. Назаровой
(2011), было показано, что самцы водяной полевки, рожденные в марте, имели
меньшую продолжительность жизни по сравнению с особями с более поздними
календарными сроками рождения. Так, среди самцов с осенней датой рождения
(сентябрь-октябрь) доля животных, доживших до второго года жизни, была в 4
111
раза выше, чем среди рожденных в апреле-мае. Известно, что животные весенних
когорт в дикой природе характеризуются короткой предрепродуктивной, продо лжительной репродуктивной фазой и относительно небольшой продолжительностью жизни, а особи осенних когорт, наоборот, – относительно продолжительной
предрепродуктивной, короткой репродуктивной фазой и продолжительностью
жизни в 2 раза выше, чем грызуны, родившиеся весной [Шварц С.С. и др., 1964].
Таким образом, особи, как самцы, так и самки крыс, родившиеся в сезон
«белых ночей» (группа NL-Spring) имели более короткую среднюю и максимальную продолжительность жизни, а так же СПЖ последних 10% крыс по сравнению
с животными группы контроля. Самки, у которых фаза роста совпала с периодом
биологической темноты (группа NL-Autumn), так же имели более короткую среднюю, максимальную продолжительность жизни и СПЖ последних 10% крыс, в то
же время самцы этой группы не отличались по показателям СПЖ и МПЖ от аналогичных параметров в группе LD, хотя СПЖ последних 10% крыс была меньше.
Различия между экспериментальными группами наблюдались по показателю СПЖ последних 10% крыс: как самки, так и самцы в группе NL-Autumn имели
достоверно больший данный параметр, чем особи группы NL-Spring (табл. 3.16 и
табл. 3.17), что объясняется, по всей видимости, тем, что в период позднего онтогенеза (фаза регрессивного роста) у этих групп животных соотношение фотопериода было диаметрально противоположным – в группе NL-Autumn происходило
увеличение темновой фазы в зимний период, а в группе NL-Spring увеличения
светлого периода в летнее время.
Как видно на рисунке 3.15 кривая выживаемости самцов группы NL-Spring
c 18 месяцев существенно смещена влево по отношению к кривой выживаемости
крыс-самцов группы LD. Кривая выживаемости самцов крыс, рожденных в осенний период, смещается влево только с 35-месячного возраста.
Кривые выживаемости у самок группы NL-Spring и NL-Autumn смещены
влево по отношению к кривой выживаемости для крыс группы LD на протяжении
всего эксперимента. Динамика выживаемости в двух режимах достоверно не различалась до 19-месячного возраста, после чего наблюдалось резкое увеличение
112
смертности у самок, рожденных в весенний период, по сравнению животными
группы LD.
А
Б
Рис. 3.17. Кривые выживаемости самцов (А) и самок (Б) крыс в зависимости
от сезона рождения
Примечание. Красная линия – стандартное освещение (LD), черная линия – естественное
освещение c весеннего сезона (NL-Spring), синяя линия – естественное освещение c осеннего
сезона (NL-Autumn)
113
Результаты других работ показывают, что у крыс, находившихся в режиме
постоянного освещения с одномесячного возраста, зарегистрировано уменьшение
средней продолжительности жизни, в том числе СПЖ крыс со злокачественными
опухолями, и максимальной продолжительности жизни по сравнению с особями
контрольной группы [Лотош Т.А., 2012, 2013], в другом исследовании световая
депривация увеличивала продолжительность жизни, снижала темпы старения организма и риск развития опухолей [Виноградова И.А., Анисимов В.Н., 2012].
Изменение продолжительности светового дня в течение эндогенного года,
сопровождающееся колебаниями физиологических функций, явилось для самцов
и самок крыс, родившихся в октябре, более благоприятным, возможно потому,
что фаза их прогрессивного и регрессивного роста совпала с темным временем
года (осень, зима), а фаза стабильного роста – со светлым временем (весна, лето).
У самцов и самок, родившихся в апреле, фаза прогрессивного и регрессивного
роста совпала с увеличенной световой фазой (весна, лето), что оказало значимое
влияние на состояние функциональных систем организма и процессы жизнедеятельности в целом. Не вызывает сомнения тот факт, что сезонная асимметрия фотопериодизма в условиях Карелии, особенно сильно проявляющаяся в летние и
зимние месяцы способствовала десинхронизации биологических ритмов, что в
конечном итоге и приводило к преждевременной смерти животных.
114
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В обычных условиях множество различных факторов может влиять на показатели биологического возраста человека, при этом достаточно трудно вычленить
из этого комплекса роль светового режима. В результате возникла необходимость
экспериментальных исследований на лабораторных тест-системах, чтобы в модельных условиях определить важность и значимость различных изменений фотопрериода для функционирования организма в целом. Таким образом, в ходе
эксперимента можно нивелировать действие дополнительных факторов, создать
для подопытных животных одинаковые условия, и оставить только одно модулирующее воздействие, в данном случае – эффект определенного светового режима.
Еще одно преимущество экспериментального исследования – возможность изучения механизмов действия различных световых режимов с помощью комплекса
биологических возрастных маркеров.
При нарушении фотопериода ритмичность мелатонинобразующей функции
эпифиза изменяется, что проводит, прежде всего, к нарушению ритма секреции
мелатонина. Мелатонин участвует в регуляции циркадианных и циркануальных
ритмов, иммунной и эндокринной систем, репродуктивной функции, антиоксидантной и противоопухолевой защите организма. Вмешательства в нормальный
циркадный световой режим и обусловленные этим нарушения естественных ритмов мелатонина вызывают развитие возрастной патологии и, в конечном счете,
могут сказываться на продолжительности жизни. Проживание в условиях контрастной смены продолжительности светового дня («белые ночи» летом, «полярная
ночь» зимой) приводит к нарушению синтеза гормона эпифиза мелатонина, что
неблагоприятно сказывается на состоянии функциональных систем, физиологических ритмах, на состоянии здоровья в целом.
На сегодняшние день в мировой литературе нет убедительных данных о
влиянии годового цикла фотопериодизма естественного освещения Северо-запада
России в зависимости от сезона рождения на физиологические возрастные параметры, продолжительность жизни и развитие возрастной патологии. В проведен-
115
ном нами сравнительном комплексном исследовании влияния колебаний естес твенной сезонной освещенности экспериментальной моделью являлись крысы, поскольку у этих животных секреция мелатонина имеет такой же циркадианный и
циркануальный ритм, как и у человека, и претерпевает такое же выраженное снижение в процессе жизни. Продольный метод исследования, который был применен в нашей работе, является наиболее приемлемым, поскольку подразумевает
наблюдение за одними и теми же животными в течение длительного периода вр емени. Результаты наших исследований показывают, что сезонные колебания освещенности в течение годового цикла вне зависимости от сезона рождения крыс
приводят к ускоренному старению организма, сокращению продолжительности
жизни и увеличению частоты возникновения возрастной патологии, включая новообразования. Сезонная асимметрия фотопериодизма на широте г. Петрозаво дска (61°817' северной широты), особенно сильно проявляющаяся в летние и зимние месяцы, способствует десинхронизации биологических ритмов, что в конечном итоге приводит к преждевременной смерти животных.
116
ВЫВОДЫ
1.
Изменение продолжительности светового дня в течение годового цик-
ла на широте г. Петрозаводска (61°817' с.ш.) вне зависимости от сезона рождения
самцов и самок крыс способствует нарушению динамики физиологических и биохимических показателей, увеличению развития возрастной патологии и сокращению продолжительности жизни по сравнению с содержанием животных в условиях фиксированного стандартного чередующегося режима освещения.
2.
Содержание самцов и самок крыс в условиях естественного колебания
освещенности вне зависимости от сезона рождения животных приводит к увеличению числа патологических процессов, спонтанных новообразований, сокращению средней продолжительности жизни последних 10% крыс по сравнению с
особями, находившимися в условиях стандартного чередующегося режима.
3.
Содержание самок крыс в условиях естественного освещения Карелии
на широте г. Петрозаводска (61°817' с.ш.) вне зависимости от сезона рождения
сопровождается более быстрым старением эстральной функции, ранним снижением базальной температуры тела, сокращением средней и максимальной пр одолжительности жизни и более ранним развитием новообразований по сравнению
с контрольными особями.
4.
Содержание самцов крыс в условиях естественного освещения Каре-
лии на широте г. Петрозаводска (61°817' с.ш.) вне зависимости от сезона рождения сопровождается удлинением фазы прогрессивного роста, сокращением фазы
стабильного роста, снижением диуреза и потребленим жидкости, более ранним
наступлением старческого периода и появлением в моче кетонов и эритроцитов,
увеличением числа доброкачественных новообразований.
5.
У самцов и самок крыс с весенней датой рождения наблюдается уско-
ренное половое созревание, в то время как особи, рожденные в осенний сезон, характеризуются задержкой полового созревания по сравнению с аналогичными параметрами у крыс контрольной группы. Средняя продолжительность жизни по-
117
следних 10% крыс группы с осенней датой рождения достоверно выше, чем аналогичный параметр в группе животных с весенней датой рождения.
6.
У самцов крыс с весенней датой рождения наблюдается увеличение
массы тела и уровня глюкозы в крови, более интенсивный прирост веса, чаще
встречаются особи с абдоминальным ожирением. Кроме этого в анализе мочи
раньше обнаруживается лейкоцитоурия, увеличивается длительность предстарческого периода, уменьшается средняя и максимальная продолжительность жизни и
латентное время появления первой опухоли. У самцов с осенней датой рождения,
наоборот, наблюдается более низкая масса тела и уровень глюкозы в крови, з амедленная скорость прироста веса, особи с абдоминальным ожирением встреч аются достоверно реже, длительность предстарческого периода укорачивается, а
лейкоциты и билирубин в моче появляются позже, чем у самцов контрольной
группы.
7.
У самок крыс с весенней датой рождения наблюдается увеличение ко-
личества спонтанных доброкачественных опухолей по сравнению с самками в
стандартном чередующемся режиме освещения, в то время как у самок с осенней
датой рождения количество диагностированных доброкачественных новообраз ований не отличается от группы контроля.
8.
Увеличение продолжительности светового дня, вплоть до отсутствия
темновой фазы суток, приходящееся на период раннего онтогенеза экспериментальных животных, нарушает упорядоченность биологических процессов во вр емя фазы прогрессивного роста и оказывает более негативное влияние на показатели биологического возраста и развитие возрастной патологии; более благоприятным является изменение фотопериода со дня рождения в сторону увеличения
темновой фазы и сокращения светлого периода, так как увеличение продолжительности светового дня приходится на период позднего онтогенеза и нарушение
процессов гомеостаза в период стабильного или регрессивного роста менее негативно отражается на функционировании организма.
118
9.
Методика комплексной оценки влияния естественного освещения в
течение годового цикла на продолжительность жизни и развитие возрастной патологии у крыс с регистрацией в течение жизни промежуточных показателей гомеостаза и физиологических возрастных параметров (потребление корма и воды;
масса тела; диурез; эстральный цикл; базальная температура тела; общий и биохимический анализ мочи; уровень глюкозы в крови) позволила с большой степенью надежности изучить эффекты изменения продолжительности светового дня
на широте г. Петрозаводска (61°817' с.ш.) в зависимости от сезона рождения на
самцов и самок крыс.
119
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВОЗ – Всемирная организация здравоохранения
ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота
МАИР – Международное агентство по изучению рака
МПЖ – максимальная продолжительность жизни
МТ – мелатонин
ООН – Организация Объединенных Наций
СПЖ – средняя продолжительность жизни
СХЯ – супрахиазматические ядра
цАМФ – циклический аденозинмонофосфат
LD – стандартное освещение
NL-Autumn – естественное освещение c осеннего сезона
NL-Spring – естественное освещение c весеннего сезона
120
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Абрамович С.Г. Биологический возраст человека, сердечно-сосудистая сис-
тема и скорость ее старения / С.Г. Абрамович, И.М. Михалевич // Клинич. медицина. – 2001. – Т. 79. – №5. – С. 30–32.
2.
Агаджанян Н.А. Липидный и гормональный обмен у здоровых мужчин в
различные сезоны года / Н.А. Агаджанян, И.В. Радыш, А.Ф. Хисамутдинов // Казанский медицинский журнал. – 2009. – Т. 90. – №6. – С. 776–779.
3.
Анисимов В.Н. Модели и методы изучения геропротекторной активности
фармакологических препаратов / В.Н. Анисимов, М.А. Забежинский, И.Г. Попович // Успехи геронтологии. – 2009. – Т. 22. – №2. – С. 237–252.
4.
Анисимов В.Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения
СПб.: Наука. – 2003. – 468 с.
5.
Анисимов В.Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения: в
2т. – 20-е изд., перераб. и доп. – СПб.: Наука. – 2008. – Т. 1. – 481 с.
6.
Анисимов В.Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения: в
2т. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб.: Наука. – 2008а. – Т. 2. – 434 с.
7.
Анисимов В.Н. Световой режим, мелатонин и риск развития рака / В.Н.
Анисимов, И.А. Виноградова // Вопросы онкологии. – 2006. – Т. 53. – С. 491–498.
8.
Анисимов В.Н. Старение женской репродуктивной системы и мелатонин /
В.Н. Анисимов, И.А. Виноградова. – СПб.: Изд-во «Система». – 2008. – 44 с.
9.
Арушанян Э.Б. Влияние эпифизэктомии на суточную динамику показателей
кардиоинтервалограммы крыс / Э.Б. Арушанян, Э.В. Бейер // Физиологический
журнал им. И.М. Сеченова. – 1995. – Т. 81. – №7. – С. 64–68.
10.
Арушанян Э.Б. Универсальные терапевтические возможности мелатонина //
Клиническая медицина. – 2013. – №2. – С. 4–8.
11.
Арушанян Э.Б. Хронофармакология на рубеже веков. – Ставрополь. – 2005.
– 575 c.
12.
Барсукова Е.Ю. Осмо- и ионорегулирующая функции почек у молодых
крыс в условиях повышенной освещенности / Е.Ю. Барсукова, А.И. Горанский,
121
И.А. Виноградова // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Серия: Естественные и технические науки. – 2012. – №6 (127). – С. 35–39.
13.
Белозерова Л.М. Метод определения биологического возраста по спирогра-
фии / Л.М. Белозерова, Т.В. Одегова // Клиническая геронтология. – 2006. – Т. 12.
– №3. – С. 53–56.
14.
Белозерова Л.М. Определение биологического возраста по анализу крови //
Клиническая геронтология. – 2006а. – Т. 12. – №3. – С. 50–52.
15.
Белозерова Л.М. Оценка биологического возраста по эхокардиографии //
Успехи геронтологии. – 2006б. – Т. 19. – С. 90–92.
16.
Берштейн Л.Н. Гормоны жировой ткани (аципоцитокины): онтогенетиче-
ский и онкологический аспект проблемы // Успехи геронтологии. – 2005. – Вып.
16. – С. 51–64.
17.
Биоактивные вещества эпифиза в регуляции сперматогенеза / В.И. Арав,
Е.В. Слесарева, С.М. Слесарев, В.Ф. Сыч // Вестник новых медицинских технологий. – 2006. – Т. ХIII. – №1. – С. 112–114.
18.
Биологический возраст / В.П. Войтенко // Биология старения. – Л.: Наука. –
1982. – С. 102–115.
19.
Биологический возраст как показатель уровня здоровья, старения и эколо-
гического благополучия человека / В.Н. Крутько, В.И. Донцов, О.В. Захарьящева,
И.А. Кузнецов, О.А. Мамиконова, В.В. Пырву, Т.М. Смирнова, Л.А. Соколова //
Авиакосмическая и экологическая медицина. – 2014. – Т. 48. – №3. – С. 12–19.
20.
Бичкаева Ф.А. Эндокринная регуляция метаболических процессов у челове-
ка на Севере / Ф.А. Бичкаева. – Екатеринбург. − УрО РАН. – 2008. – 303 с.
21.
Бойко Е.Р. Адаптация человека к экологическим и социальным условиям
Севера / Отв. ред. Е.Е. Бойко – Сыктывкар. – УрО Ран. – 2012. – 433 с.
22.
Бойко Е.Р. Влияние продолжительности светового дня на гормональные и
биохимические показатели у человека на Севере / Е.Р. Бойко, А.В. Ткачев // Физиологический журнал им. И.М. Сеченова. – 1995. – Т. 81. – №7. – С. 86–92.
122
23.
Бойко Е.Р. Показатели периферической крови у человека на крайнем Севере
в условиях низких температур / Е.Р. Бойко, А.С. Башканов, Н.Н. Потолицына //
Физиология человека. – 2001. – Т. 27. – №1. – С. 140–141.
24.
Бойко Е.Р. Сезонная динамика физиологических функций у человека на Се-
вере / Под. ред. Е.Р. Бойко. – Екатеринбург. − УрО РАН. – 2009. – 218 с.
25.
Бойко Е.Р. Физиолого-биохимические основы жизнедеятельности человека
на Севере / Е.Р. Бойко. – Екатеринбург. – УрО РАН. – 2005. – 191 с.
26.
Бондаренко Л.А. Пинеальная железа и гипоталамо-гипофизарно-тиреоидная
система: возрастные и хронобиологические аспекты // Л.А. Бондаренко, Г.И. Губина-Вакулик, А.Р. Геворкян; под ред. Ю.И. Караченцева, Н.А. Кравчун. – Харьков: Изд-во «С.А.М.». – 2013. – 264 с.
27.
Борисенков М.Ф. Биоритмы, продолжительность жизни и злокачественные
новообразования у человека на Севере // Автореф. дис. … докт. биол. наук. –
Сыктывкар. – 2012. – 23 с.
28.
Борисенков М.Ф. Влияние естественного освещения в период «белых но-
чей» и мелатонина на суточную динамику общей антиоксидантной активности
слюны человека // Успехи геронтологии. – 2007. – Т. 20. – №2. – С. 76–81.
29.
Борисенков М.Ф. Риск развития рака у женщин: возможная связь с геогр а-
фической широтой и некоторыми экономическими и социальными факторами /
М.Ф. Борисенков, В.Н. Анисимов // Вопросы онкологии. – 2011. – Т. 57. – №3. –
С. 343–354.
30.
Борисенков М.Ф. Сезонная динамика опухолевого процесса в молочной же-
лезе у жительниц крайнего Севера / М.Ф. Борисенков, С.М. Баженов // Вопросы
онкологии. – 2005. – Т. 51. – №6. – С. 708–711.
31.
Борисенков М.Ф. Хронотип человека на Севере // Физиология человека. –
2010. – Т. 36. – №3. – С. 117–122.
32.
Брюханов В.М. Роль почки в регуляции суточных ритмов организма / В.М.
Брюханов, А.Я. Зверева // Нефрология. – 2010. – Т. 14. – №3. – С. 17–31.
123
33.
Букалев А.В. Роль эпифиза в организме / А.В. Букалев, И.А. Виноградова //
Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Серия: Естес твенные и технические науки. – №2 (123). – 2012. – С. 31–36.
34.
Виноградова И.А. Влияние светового режима на возрастную динамику эст-
ральной функции уровня пролактина в сыворотке крови у крыс / И.А. Виноградова, И.В. Чернова // Успехи геронтологии. – 2006. – Т. 19. – №2. – С. 60–65.
35.
Виноградова И.А. Влияние светового режима на развитие метаболического
синдрома у крыс в процессе старения // Успехи геронтологии. – 2007. – Т. 20. –
№2. – С. 70–75.
36.
Виноградова И.А. Световой режим Севера и возрастная патология / И.А.
Виноградова, В.Н. Анисимов. – Петрозаводск: ПетроПресс. – 2012а. – 128 с.
37.
Виноградова И.А. Световой режим, препараты эпифиза, старение и продо л-
жительность жизни / И.А. Виноградова, В.Н. Анисимов. – Hamburg: LAP LAMBERT Academic Publishing. – 2012. – 432 c.
38.
Виноградова И.А. Световые режимы и овуляторная функция у крыс в он-
тогенезе / И.А. Виноградова, И.В. Чернова // Росс. физиол. журн. им. И.М. Сеч енова. – 2007. – Т. 93. – №1. – С. 1382−1390.
39.
Влияние антидиабетического препарата диабенол на показатели биологич е-
ского возраста, продолжительность жизни и развитие новообразований у мышей
NMRI и HER-2/NEU / И.Г. Попович, М.А. Забежинский, П.А. Егормин, В.Н. Анисимов, А.А Спасов, И.В. Аникин, М.Л. Тындык, А.В. Семенченко // Успехи геронтологии. – 2004. – Вып. 15. – С. 80–90.
40.
Влияние гелиогеофизических факторов на биоритмы человека / С.М. Чиби-
сов, В.А. Фролов, Н.А. Агаджанян, Д.Г. Стрелков, Д.С. Скрылев, Е.А. Романова,
Е.В. Харлицкая, Ф. Халберг, Ж. Корнелиссен // Успехи современного естествознания. – 2006. – №9. – С. 21–28.
41.
Влияние грофоллона на индукцию половозрелости у крыс-самок / А.И.
Гладкова, М.Ю. Алесина, Н.А. Карпенко и др. // Журн. фармакол. и токсикол. –
1992. – Т. 55. – №3. – С. 26–29.
124
42.
Влияние пептида эпифиза на показатели биологического возраста и про-
должительность жизни мышей / В.Н. Анисимов, В.Х. Хавинсон, Н.Ю. Заварзина,
М.А. Забежинский, А.В. Арутюнян, И.Г. Попович, В.М. Прокопенко, Т.И. Опарина, А.В. Штылик, О.А. Зимина // Российский физиологический журнал – 2001. –
Т. 87. – №1. – С.125–135.
43.
Влияние постоянного и естественного освещения на физиологическое со-
стояние крыс / В.А. Илюха, И.А. Виноградова, Е.А. Хижкин, Т.Н. Ильина, Л.Б.
Узенбаева, Т.А. Лотош, Д.Л. Айзиков, А.Г. Кижина, А.В. Морозов, В.Н Анисимов
// Принципы экологии. – 2012. – Т. 1. – №1. – С. 29–41.
44.
Влияние светового режима и мелатонина на гомеостаз, продолжительность
жизни и развитие спонтанных опухолей у самцов крыс / И.А. Виноградова, А.В.
Букалев, М.А. Забежинский, А.В. Семенченко, В.Н. Анисимов // Вопр. онкол. –
2008. – Т. 54. – №1. – С. 70–77.
45.
Влияние световой депривации на показатели гомеостаза, продолжитель-
ность жизни и развитие спонтанных опухолей у трансгенных мышей HER-2/neu /
Д.А. Батурин, И.Н. Алимова, И.Г. Попович, В.Н. Анисимов, М.А. Забежинский,
И.Г. Попович, А.И. Яшин, А.В. Семенченко // Вопросы онкологии – 2004. – Т. 50.
– №3. – С. 332–338.
46.
Влияние экспериментального десинхроноза на липидный обмен у крыс при
ожирении / О.Б. Жукова, К.В. Зайцев, Н.П. Степаненко, А.А. Гостюхина, С.С. Гутор, И.И. Вебер, Д.А. Нимирская, С.А. Межерицкий, Н.Г. Абдулкина // Вестник
Томского государственного университета. Биология. – 2013. – № 4. – С. 145–151.
47.
Войтенко В.П. Время и часы как проблема теоретической биологии // Во-
просы философии. –1985. – №1. – С. 73–82.
48.
Всероссийская перепись населения 2010 [Электронный ресурс] // Федераль-
ная
служба
государственной
статистки
1999–2014.
–
Режим
доступа:
http://www.gks.ru/
49.
Герасимова Л.И. Усиленная холод-индуцированная вазоконстрикция как
донозологический признак при адаптации к условиям севера // Ученые записки
125
Петрозаводского государственного университета. Серия: Естественные и технические науки. – 2008. – №4 (96). – С. 69–71.
50.
Гигиенические проблемы сохранения здоровья населения в экстремальных
условиях Севера / А.И. Потапов, А.В. Истомин, Т.С. Шушкова, Б.В. Устюшин,
Т.В. Юдина, В.Г. Маймулов, Б.М. Раенгулов, А.Н. Шагдарова // Вестник Российской РАМН. – 2005. – №3. – С. 19–23.
51.
Голованова Е.Д. Системный анализ факторов риска, биологических ритмов
и ремоделирования сосудов в онтогенезе у мужчин с сердечно-сосудистыми заболеваниями: Дис. … докт. мед. наук. – Смоленск. – 2009. – 266 с.
52.
Горанский А.И. Осмо- и ионорегулирующая функция почек в условиях се-
зонного колебания освещенности на европейском севере / А.И. Горанский, И.А.
Виноградова // Световой режим, старение и рак. Сборник научных трудов II Ро ссийского симпозиума с международным участием (Петрозаводск, 17-19 октября
2013 года). – Петрозаводск: ПетроПресс. – 2013. – С. 46–54.
53.
ГОСТ Р 50258-92 Комбикорма полнорационные для лабораторных живот-
ных. Технические условия. – Введ. 1994-01-01. – М.: Издательство стандартов. –
1992. – 8 с.
54.
Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Ка-
релия в 2010 году / Министерствово по природопользованию и экологии Республики Карелия; редакционная коллегия: А.Н. Громцев (главный редактор), Ш.Ш.
Байбусинов, О.Л. Кузнецов, Т.Б. Ильмаст. – Петрозаводск: ИП Андреев П.Н. –
2011. – 292 с.
55.
Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Ка-
релия в 2011 году / Министерство по природопользованию и экологии республики
Карелия; редакционная коллегия: А.М. Громцев (главный редактор), Ш.Ш. Байбусинов, О.Л. Кузнецов, Т.Б. Ильмаст. – Петрозаводск: ИП Андреев П.Н. – 2012. –
294 с.
56.
Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Ка-
релия в 2012 году / Министерство по природопользованию и экологии республики
Карелия; редакционная коллегия: А.М. Громцев (главный редактор), Ш.Ш. Бай-
126
бусинов, О.Л. Кузнецов, Т.Б. Ильмаст. – Петрозаводск: ИП Андреев П.Н. – 2013. –
294 с.
57.
Гудков А.Б. Эколого-физиологическая характеристика климатических фак-
торов Севера / А.Б. Гудков, О.Н. Попова, Н.Б. Лукманова // Экология человека. –
2012. – №1. – С. 12–17.
58.
Демин Д.Б. Функциональное становление эндокринной системы у детей и
подростков, проживающих на различных географических широтах европейского
Севера России // Автореф. дис. … канд. биол. наук. – Архангельск. – 2006. – 19 с.
59.
Диагностика старения с использованием компьютерной системы «Диагно-
стика старения биовозраста» / В.И. Донцов, В.Н. Крутько, А.А. Подколзин, С.И.
Розенблит, Т.М. Смирнова // Ежедневник национального геронтологического
центра. – 2002. – №5. – С. 13–34.
60.
Диагностика старения. Сообщение 1. Возрастная динамика корреляционных
моделей биологического возраста / В.Н. Крутько, Т.Н. Смирнова, В.И. Донцов,
С.Е. Борисов // Физиология человека. – 2001. – Т. 27. – №6. – С. 88–94.
61.
Диагностика старения. Сообщение 2. Возрастная динамика корреляционных
связей биологических маркеров / В.Н. Крутько, Т.Н. Смирнова, В.И. Донцов, С.Е.
Борисов // Физиология человека. – 2002. – Т. 28. – №1. – С. 95–100.
62.
Дильман В.М. Четыре модели медицины – Л.: Изд-во Наука. – 1987. – 288 с.
63.
Дискомфортность окружающей среды для жизнедеятельности населения и
районирование территорий России / В.И. Хаснулин, А.К. Собакин, П.В. Хаснулин, Е.Р. Бойко // Экология человека. − 2004. − №6. − С. 43–47.
64.
Доршакова Н.В. Качество окружающей среды республики Карелия и забо-
леваемость населения бронхо-легочной патологией // Фундаментальные исследования. – 2004. – №6. – С. 81–81.
65.
Дударев А.А. Профессиональная заболеваемость и производственный трав-
матизм в России / А.А. Дударев, Л.В. Талыкова // Биосфера. – 2012. – Т. 4. – №3.
С. 343–363.
66.
Зайцев В.М. Прикладная медицинская статистика / В.М. Зайцев, В.Г.
Лифляндский, В.И. Маринкин – СПб. – 2006. – 432 с.
127
67.
Заморский И.И. Функциональная организация фотопериодичной системы
головного мозга / И.И. Заморский, В.П. Пишак // Успехи физиологических наук. –
2003. – Т. 34. – №4. – С. 37–53.
68.
Ивантер Э.В. Введение в количественную биологию / Э.В. Ивантер, А.В.
Коросов. – Петрозаводск: ПетрГУ. – 2003. – 304 с.
69.
Ивантер Э.В. К изучению размножения и экологической структуры
популяции темной полевки (Microtus agrestis L.) в Карелии / Э.В. Ивантер, И.А.
Леонтьев // Труды Карельского научного центра РАН. – 2013. – №6. – С. 116–125.
70.
Кабак
Я.М.
Практикум
по
эндокринологии.
Основные
методики
экспериментально-эндокринологических исследований. – М.: Изд. МГУ. – 1968. –
153 с.
71.
Коваленко Р.И. Эпифиз в системе нейроэндокринной регуляции // Основы
нейроэндокринологии / Под ред. В.Г. Шаляпиной и П.Д. Шабанова. – СПб.: ЭлбиСПб. – 2005. – С. 337–365.
72.
Колб В.Г. Справочник по клинической химии / В.Г. Колб, В.С.
Камышников. – Минск. – 1982. – С. 258–268.
73.
Количественная оценка показателей смертности, старения, продолжитель-
ности жизни и биологического возраста / А.А. Подколзин, В.Н. Крутько, В.Н.
Донцов, А.М. Большаков, Т.М. Смирнова, С.Е. Борисов, А.Г. Мергеладзе – М.,
2001. – 56 с.
74.
Комплексная оценка влияния условий Севера на обмен веществ, физиоло-
гическое и психоэмоциональное состояние человека / Т.И. Кочан, В.Д. Шадрина,
Н.Н. Потолицына, Т.В. Есева, О.А. Кеткина, Н.С. Бубнова // Физиология человека. – 2008.– Т. 34. – №3. – С. 106–113.
75.
Коркушко О.В. Пинеальная железа: пути коррекции при старении / О.В.
Коркушко, В.Х. Хавинсон, В.Б. Шатило. – СПб.: Наука. – 2006. – 204 с.
76.
Кочан Т.И. Закономерности изменения показателей углеводного обмена в
организме человека в зависимости от природных факторов Севера // Экология ч еловека. – 2006. – №10. – С. 3–7.
128
77.
Краснова Т.Б. Экологический мониторинг йододефицита в самарской об-
ласти и результаты йодопрофилактики / Т.Б. Краснова, Г.С. Розенберг // Самарская Лука: проблемы регион. и глоб. экологии. – 2009. –Т. 18. – №1. – С. 143–150.
78.
Крутько В.Н. Методологические подходы к количественной диагностике
старения человека / В.Н. Крутько, В.И. Донцов // Вестник Восстановительной медицины. – 2011. – №6. – С. 55–59.
79.
Крутько В.Н. Теория, методы и алгоритмы диагностики старения / В.Н.
Крутько, В.И. Донцов, Т.Н. Смирнова // Информатика здоровья и долголетия. – Т.
13. – 2005. – С. 105–143.
80.
Кубасов Р.В. Цирканнуальная биоритмика гормональных показателей щи-
товидной и половых желез // Экология человека. – 2008. – №2. – С. 26–29.
81.
Лабунец И.Ф. Влияние пептидных факторов эпифиза на возрастные измене-
ния цирканнуальных ритмов функционального состояния тимуса, иммунной системы и коры надпочечников у животных / И.Ф. Лабунец, Г.М. Бутенко // Иммунология. – 2007. – Т. 28. – №3. – С. 183–186.
82.
Лабунец И.Ф. Эпифиз и ритмы функций иммунной системы при старении. –
М.: LAP LAMBERT Academic Publishing. – 2012. – 133 с.
83.
Лакин Г.Ф. Биометрия. – М.: Высшая школа. – 1990. – 352 с.
84.
Линькова Н.С. Пептидергическая регуляция экспрессии сигнальных моле-
кул в пинеальной железе и тимусе при старении: Дис. … д.м.н.. – СанктПетербург. – 2014. – 283 с.
85.
Логинова Т.П. Вегетативные изменения у человека на Севере в различные
сезоны года // Дис. … канд. биол. наук. – Архангельск. – 2006. – 141 с.
86.
Лотош Т.А. Влияние постоянного освещения на биомаркеры старения и
продолжительность жизни у крыс-самцов / Т.А. Лотош, В.Д. Юнаш, И.А. Виноградова // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Серия: Естественные и технические науки. – 2011. – №4 (117). – С. 43–48.
87.
Лотош Т.А. Влияние постоянного освещения на показатели биологического
возраста, продолжительность жизни и спонтанный онкогенез у крыс // Дис. …
канд. мед. наук. – Санкт-Петербург. – 2012. – 160 с.
129
88.
Макаров
В.Г.
Справочник.
Физиологические,
биохимические
и
биометрические показатели нормы экспериментальных животных / В.Г. Макаров,
М.Н. Макарова. – ООО «Издательство «ЛЕМА». – СПб. – 2013. – 116 с.
89.
Манских В.Н. Старение и респираторные инфекции у лабораторных живот-
ных. Успехи геронтологии. – 2014. – Т. 27. – №3. – С. 425-431.
90.
Математические основания геронтологии / В.Н. Крутько, М.Б. Славин, Т.М.
Смирнова. – Изд-во: «Едиториал УРСС». – 2002. – 384 с.
91.
Махинько В.И. Константы роста и функциональные периоды развития в по-
стнатальной жизни белых крыс // Эволюция темпов индивидуального развития
животных / В.И. Махинько, В.Н. Никитин. – М.: Наука. – 1977. – С. 249–266.
92.
Мелатонин – молекулярный маркер опухолевых и нейродегенеративных за-
болеваний / И.М. Кветной, Т.В. Кветная, Н.Т. Райхлин, В.Х. Хейфец, Х. Эрнандес-Яго, В.О. Полякова, А.В. Трофимов, Х.Р. Блес // Молекулярная медицина. –
2005. – №1. – С. 25–32.
93.
Мендель В.Э. Мелатонин: роль в организме и терапевтические возможно-
сти. Опыт применения препарата Мелаксен в Российской медицинской практике /
В.Э. Мендель, О.И. Мендель // Русский медицинский журнал. – 2010. – Т. 18. –
№6. – С. 336–341.
94.
Методические подходы к изучению функции почек в эксперименте на жи-
вотных / В.М. Брюханов, Я.Ф. Зверев, В.В. Лампатов, А.Ю. Жариков // Нефрология. – 2009. – Т. 13. – №3. – С. 52–62.
95.
Молчанов А.Ю. Молекулярная генетика и биохимия мелатонина // Мелато-
нин: перспективы применения в клинике / Под ред. проф. С.И. Рапопорта. – М.:
ИМА-ПРЕС. – 2012. – 176 с.
96.
Назарова Г.Г. Влияние сезонных, онтогенетических и генетических факто-
ров на продолжительность жизни самцов водной полевки (Arvicola terrestris) //
Зоологический журнал. – 2011. – Т. 90. – №8. – С. 998–1004.
97.
Назарова Г.Г. Содержание белка в моче самок и самцов водной полевки
(Arvicola amphibious) в период весеннего роста и полового созревания / Г.Г. Наза-
130
рова, Л.П. Проскурняк // Журнал эволюционной биохимии и физиологии. – 2012.
– Т. 48. – №6. – С. 584–587.
98.
Нарушение гипоталамической регуляции репродуктивной функции при
воздействии нейротоксических соединений и мелатонина / А.В. Арутюнян, М.Г.
Степанов, Г.О. Керкешко, Э.К. Айламазян // Журнал акушерства и женских болезней. – 2003. – Т. LII. – №2. – С. 77–85.
99.
Неретина С.С. Смерть как условие бессмертия // Человек. – 2002. – №4. – С.
48–62.
100. Об утверждении Правил лабораторной практики: приказ Министерства
здравоохранения и социального развития Российской Федерации от 23 августа
2010 г. № 708н: Зарегистрирован в Минюсте РФ 13.10.2010 №18713 // Российская
газета. – №240 – 2010. – 10 с.
101. Обухова Л.К. Академик Н.М. Эмануэль о природе старения и возможности
продления жизни / Л.К. Обухова, Д.М. Измайлова, А.С. Соловьева // Клиническая
геронтология. – 2006. – Т. 12. – №3. – С. 3–14.
102. Определение биологического возраста человека методом В.П. Войтенко:
Учебное пособие для самостоятельной работы студентов медиков и психологов /
составитель Л.Д. Маркина. – Владивосток. – 2001. – 29 с.
103. Особенности умственной и физической работоспособности лиц зрелого
возраста // Л.М. Белозерова, Н.В. Соломатина. – Пермь. – 2008. –159 с.
104. Панин Л.Е. Гомеостаз и проблемы приполярной медицины (методологические аспекты адаптации) // Бюл. СО РАМН. – 2010. – Т. 3. – №3. – С. 6–11.
105. Панин Л.Е. Энергетические аспекты адаптации / Л.Е. Панин. – Л.: Медицина. – 1978. – 190 с.
106. Патология человека на Севере / А.П. Авцын, А.А. Жаворонков, А.Г. Марачев, А.П. Милованов. – М.: Медицина. – 1985. – 416 с.
107. Плакуев А.Н. Современные концепции старения и оценка биологического
возраста человека / А.Н. Плакуев, М.Ю. Юрьева, Ю.Ю. Юрьев // Экология человека. – 2011. – №4. – С. 17–25.
131
108. Подходы к районированию территории России по условиям дискомфортности окружающей среды для жизнедеятельности населения / В.И. Хаснулин, А.К.
Собакин, П.В. Хаснулин, Е.Р. Бойко // Бюллетень СО РАМН. – 2005. – Т. 117. –
№3. – С. 106–111.
109. Потапов А.И. Физиолого-гигиенические проблемы оптимизации условий
жизнедеятельности человека на Севере / А.И. Потапов, Б.В. Устюшин, Г.Г. Яс требов // Медицина труда и пром. экология. – 1996. – №6. – С. 1–4.
110. Прохорова Э.М. Биологические ритмы и здоровья научный журнал // Сервис plus. – 2010. – №3. – С. 20–26.
111. Пучкова Е.И. Показатели биологического возраста и ускоренное старение у
ликвидаторов последствий радиационных аварий / Е.И. Пучкова, Н.В. Алишев //
Успехи геронтологии. – 2011. – Т. 24. – №1. – С. 99–104.
112. Разработка методических подходов к изучению влияния фактора сезонности
на репродуктивную функцию крыс в экспериментальных исследованиях при алиментарных воздействиях / Н.Т. Утембаева, В.А. Пашорина, К.Е. Селяскин, Н.В.
Тышко // Вопросы питания. – 2009. – Т. 78. – №1. – С. 43–19.
113. Рак желудка и сезонность рождения (по данным Национального канцеррегистра Украины) / А.М. Вайсерман, З.П. Федоренко, Е.Л. Горох, А.Ю. Рыжов,
Н.М. Кошель, Л.В. Мехова, В.А. Савинова, П.Е. Григорьев, В.П. Войтенко // Онкология. – 2011. – Т. 13. – №1. С. 33–36.
114. Роль биологически активных веществ эпифиза в регуляции циркадианного
ритма пролиферации эпителия пищевода / С.М. Слесарев, В.И. Арав, Е.В. Слес арева, В.В. Шестаков, А.В. Снежкина, А.С. Салманская // Ульяновский медико биологический журнал.– 2011. – № 1. – С. 121–125.
115. Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в
биомедицинских исследованиях / Под ред. Н.Н. Каркищенко, С.В. Грачева. − М.:
Профиль. – 2010. – 358 с.
116. Световой десинхроноз и риск злокачественных новообразований у
лабораторных
животных: состояние
проблемы
/
В.Н.
Анисимов,
И.А.
132
Виноградова, А.В. Букалев, И.Г. Попович, М.А. Забежинский, А.В. Панченко,
М.Л. Тындык, М.Н. Юрова // Вопросы онкол. – 2014. – Т. 60. – №2. – С. 15–27.
117. Световой десинхроноз и риск злокачественных новообразований у
человека: состояние проблемы / В.Н. Анисимов, И.А. Виноградова, А.В. Букалев,
М.Ф. Борисенков, И.Г. Попович, М.А. Забежинский, А.В. Панченко, М.Л.
Тындык, М.Н. Юрова // Вопросы онкологии. – 2013. – Т. 59. – №3. – С. 302–313.
118. Севостьянова Е.В. Особенности липидного и углеводного метаболизма
человека на севере // Бюл. сибир. медицины. – 2013. – Т. 12. – №1. – С. 93–100.
119. Сидоров П.И. Экология человека на европейском Севере России / П.И. Сидоров, А.Б. Гудков // Экология человека. – 2004. – №6. – С. 15–21.
120. Современные взгляды на возможности оценки биологического возраста в
клинической практике / Н.М. Позднякова, К.И. Прощаев, А.Н. Ильницкий, Т.В.
Павлова, В.В. Башук // Фундаментальные исследования. – 2011. – №2. – С. 17–22.
121. Современные взгляды на возможности оценки биологического возраста в
клинической практике / Н.М. Позднякова, К.И. Прощаев, А.Н. Ильницкий, Т.В.
Павлова, В.В. Башук // Фундаментальные исследования. – 2011. – №2. – С. 17–22.
122. Соловьева А.С. Экспериментальный анализ динамики старения лабораторных мышей: Дис. … докт. биол. наук. – Москва. – 2003. – 152 с.
123. Способ определения биологического возраста человека / С.Г. Абрамович,
И.М. Михалевич, А.В. Щербакова, Н.А. Холмогоров, Е.М. Ларионова, Е.О. Кор овина, Е.В. Бархатова // Сибирский медицинский журнал. – 2008. – №1. – С. 46–48.
124. Структура заболеваемости детей Крайнего Севера / О.Н. Иванова, И.В. Попова, С.Я. Яковлева, Л.Е. Аргунова // Наука и образов. – 2011. – №2. – С. 111–113.
125. Типисова Е.В. Реактивность и компенсаторные реакции эндокринной системы у мужчин населения Европейского Севера. – Екатеринбург: УрО РАН. –
2009. – 202 с.
126. Фролькис В.В. Старение и увеличение продолжительности жизни. – Л.:
Наука. – 1988. – 239 с.
127. Фукуяма Ф. Социальные последствия биотехнологических новаций // Человек. – 2008. – №2. – С. 80–88.
133
128. Хавинсон В. Х. Морфофункциональные и молекулярные основы старения
эпифиза / В.Х. Хавинсон, Н.С. Линькова // Физиология человека. – 2012. – Т. 38. –
№1. – С. 119–127.
129. Хавинсон В.Х. Пептидные регуляторы и старение / В.Х. Хавинсон, В.Н.
Анисимов. – СПб.: Наука. – 2003. – 223 с.
130. Хаснулин В.И. Введение в полярную медицину. − Новосибирск. − СО
РАМН. − 1998. − 320 с.
131. Хаснулин В.И. Этнопсихофизиологические механизмы выживания коренных жителей Севера в экстремальных климатогеографических условиях / В.И.
Хаснулин, А.В. Хаснулина // Проблемы здравоохранения и социального развития
Арктической зоны России. – М.: Paulsen. – 2011. – С. 254–267.
132. Хельсинкская
Декларация
Всемирной
Медицинской
Ассоциации:
рекомендации для врачей по проведению биомедицинских исследований на
людях. – Хельсинки. − 1964, дополнения 1975, 1983, 1996, 2000.
133. Хильдебрандт Г. Хронобиология и хрономедицина / Г. Хильдебрандт, М.
Мозер, М. Лехофер. – М.: Арнебия. – 2006. – 144 с.
134. Чередование поколений и продолжительность жизни грызунов / С.С.
Шварц, В.Г. Ищенко, Н.А. Овчинникова, В.Г. Оленев, А.В. Покровский, О.А.
Пястолова // Журн. общей биологии. – 1964. – Т. 25. – №6. – С. 417–433.
135. Чечеткина И.И. Особенности процессов старения трудоспособного населения на Севере // Автореф. дис. … канд. мед. наук. – Новосибирск. – 2007. – 26 с.
136. Шапошникова В.И. Хронобиологические аспекты геронтологии // Успехи
геронтол. – 2008. – Т. 21. – №1. – С. 14–26.
137. Шляфер С.И. Современная демографическая ситуация по старению населения России // ГлавВрач. – 2013. – №1. – С. 39–46.
138. Этическая экспертиза биомедицинских исследований. Практические рекомендации / Под ред. Ю.Б. Белоусова. – М.: Изд-во Российское общество клинических исследований. − 2005. − 156 с.
139. Adam C.L. Appetite regulation and seasonality: implications for obesity / C.L.
Adam, J.G. Mercer // Proc. Nutr. Soc. – 2004. – V. 63. – P. 413–419.
134
140. Adaptive dimensions of health research among indigenous Siberians / J.J. Snodgrass, M.V. Sorensen, L.A. Tarskaia, W.R. Leonard // Am. J. Hum. Biol. – 2007. – V.
19. – №2. – P. 165–180.
141. An infectious etiology for childhood brain tumors? Evidence from space-time
clustering and seasonality analyses / R.J.Q. McNally, D.P. Cairns, O.B. Eden, F. E. Alexander, G.M. Taylor, A.M. Kelsey, J.M. Birch // Br. J. Cancer. – 2002. – V. 86. – №7.
P. 1070–1077.
142. Anisimov V.N. Light pollution, reproductive function and cancer risk // Neuroendocrinology Letters. – 2006. – V. 27. – №1–2. – P. 35–52.
143. Anisimov V.N. Premature aging prevention // Curr. Drug Res. – 2006а. – V. 7. –
P. 1485–1504.
144. Anisimov V.N. The role of pineal gland in breast cancer development // Critical
Reviews in Oncology Hematology. – 2003. – V. 46. – P. 221–234.
145. Anisimov V.N., Popovich I.G., Zabezhinski M.A, Anisimov S.V., Vesnushkin
G.M., Vinogradova I.A. Melatonin as antioxidant, geroprotector and anticarcinogen //
Biochimica and Biophysica Acta. – V. 1757. – 2006. – P. 573–589.
146. Arav V.I. Progress in Circadian Rhythm Research / V.I. Arav, E.V. Slesareva,
S.M. Slesarev. – Nova Science Publishers. – 2008. – 367 р.
147. Arendt J. Melatonin and human rhythms // Chronobiol. Intern. – 2006. – V. 23. –
№1-2. – P. 21-37.
148. Arendt J. Melatonin as a chronobiotic / J. Arendt, D.J. Skene // Sleep Med Rev. –
2005. – №9. – P. 25–39.
149. Arendt J. Melatonin: characteristics, concerns, and prospects // J. Biol. Rhythms.
– 2005. – V. 20. – P. 291–303.
150. Arking R. Biomarkers of age and aging // Experimental Gerontology. – 1998. –
V. 32. – P. 87–94.
151. Bella G. Melatonin Anticancer Effects: Review / G. Bella, L. Gualano, F. Mascia
// International Journal of Molecular Sciences. – 2013. – №14. – P. 2410–2430.
135
152. Bilbo S.D. Short day lengths augment stress-induced leukocyte / S.D. Bilbo, F.S.
Dhabhar, K. Viswanathan, A. Saul, S.M. Yellon, R.J. Nelson // PNAS. – 2002. – V. 99.
– №6. – P. 4067–4072.
153. Biomarkers of Aging: From Primitive Organisms to Humans / R.N. Butler, R.
Sprott, H. Warner, J. Bland, R. Feuers,M. Forster, H. Fillit, S.M. Harman, M. Hewitt,
M. Hyman, K. Johnson, E. Kligman, G. McClearn, J. Nelson, A. Richardson, W.
Sonntag, R. Weindruch, N. Wolf // Journal of Gerontology: Biological Sciences. –
2004. – V. 59. – №6. – P. 560–567.
154. Bishnupuri K.S. Impact of photoperiodic exposures during late gestation and lactation periods on the pineal and reproductive physiology of the Indian palm squirrel,
Funambulus pennanti / K.S. Bishnupuri, C. Haldar // J. Reprod. Fertility. – 2000. – V.
118. – P. 295–301.
155. Blagosklonny M.V. Impact papers on aging in 2009 / M.V. Blagosklonny, J.
Campisi, D.A. Sinclair // Aging. – 2010. – V. 2. – №3. – P. 111–121.
156. Bubenik G.A. Melatonin and aging: prospects for human treatment / G.A.
Bubenik, S.J. Konturek // Journal of physiology and pharmacology. – 2011. – V. 62. –
№1. – P. 13–19.
157. Bullough J.D. Of mice and women: Light as a circadian stimulus in breast cancer
research / J.D. Bullough, M.S. Rea, M.G. Figueiro // Cancer Causes Control. – 2006. –
V. 17. – P. 375–383.
158. Circadian clocks: neural and peripheral pacemakers that impact upon the cell d ivision cycle / A.K. Reddy, G.K.Y. Wong, J. O'Neill, M.H. Hastings // Mutat Res. –
2005. – №574. – P. 76–91.
159. Circadian disruption induced by light-at-night accelerates aging and promotes
tumorigenesis in rats / I.A. Vinogradova, V.N. Anisimov, A.V. Bukalev, A.V.
Semenchenko, M.A. Zabezhinski // Aging. – 2009. – V. 1. – №10. – P.855–865.
160. Circadian disruption induced by light-at-night accelerates aging and promotes
tumorigenesis in young but not in old rats / I.A. Vinogradova, V.N. Anisimov, A.V.
Bukalev, V.A. Ilyukha, E.A. Khizhkin, T.A. Lotosh, A.V. Semenchenko, M.A.
Zabezhinski // Againg. – 2010 – V. 2. – №2 – P. 82−92.
136
161. Circadian timing of food intake contributes to weight Gain / D.М. Arble, J. Bass,
A.D. Laposky, M.H. Vitaterna, F.W. Turek // NIH Public Access Author Manuscript. –
2009. – №97 (1). – Р. 135−140.
162. Circannual concentrations of melatonin, gonadotrophins, prolactin and gonadal
steroids in males in a geographical area with a large annual variation in daylight / H.
Martikainen, J. Tapanainen, O. Vakkuri, J. Leppaluoto, I. Huhtaniemi // Acta.
Endocrinol. – 1985. – V. 109. – P. 446–450.
163. Climatic influences on basal metabolic rates among circumpolar populations /
W.R. Leonard, M.V. Sorensen, V.A. Galloway, G.J. Spencer, M.J. Mosher, L. Osipova,
V.A. Spitsyn // Am. J. Hum. Biol. – 2002. – V. 14. – №5. – P. 609–620.
164. Diurnal and ultradian dynamics of serum adiponectin in healthy men: comparison
with leptin, circulating soluble leptin receptor, and cortisol patterns / A. Gavrila, C.K.
Peng, J.L. Chan, J.E. Mietus, A.L. Goldberger, C.S. Mantzoros // J. Clin. Endocrinol.
Metab. – 2003. – №88. – P. 2838–2843.
165. Doblhammer G. Lifespan depends on month of birth / G. Doblhammer, J.W.
Vaupel // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2001. – V. 27. – №98 (5). – P. 2934–2939.
166. Dudarev A.A. Occupational diseases in Murmansk Oblast: 1980-2010 // A.A.
Dudarev, L.V. Talykova, J.O. Odland // J. Circum. Health. – 2013. – V. 72. – P. 1–6.
167. Dudarev A.A. Occupational health and health care in Russia and Russian Arctic:
1980–2010 / A.A. Dudarev, J.O. Odland // J. Circum. Health. – 2013. – V. 72. – P. 1–7.
168. Duffy J.F., Wright K.P. Entrainment of the Human Circadian System by Light //
Journal of biological rhythms. – 2005. – V. 20. – №4. – P. 326–338.
169. Edmonds K.E. Effects of Prenatal and Postnatal Photoperiods and of the Pineal
Gland on Early Testicular Development in the Marsh Rice Rat (Oryszomys palustris) /
K.E. Edmonds, M.H. Stetson // Biology of reproduction. – 1995. – V. 52. – P. 989–996.
170. Effect of exposure to light-at-night on life span and spontaneous carcinogenesis
in female CBA mice / V.N. Anisimov, D.A. Baturin, I.G. Popovich, M.A. Zabezhinski,
K.G. Manton, A.V. Semenchenko, A.I. Yashin // International Journal of Cancer. –
2004. – V. 111. – P. 475–479.
137
171. Effect of phase delay lighting rotation schedule on daily expression of per2,
bmal1, rev-erba, ppara, and pdk4 genes in the heart and liver of Wistar rats / K.
Szantoova, M. Zeman, А. Vesela, I. Herichova // Molecular and Cellular Biochemistry.
– 2011. – №348. – P. 53–60.
172. Effect of shift worc on body mass index: result of study performed in 319
glucosetollerant men in a Southern Italian industry / L. Di Lorenzo, G.De. Pergola, C.
Zocchetti, N.L. Abbate, A. Basso, N. Pannacciulli, M. Cignarelli, R. Giorgino, L. Soleo
// Int. J. Obes. Relat. Metab. Disord. – 2003. – V. 27. – P. 1353–1358.
173. Effects of season of birth on reproduction in contemporary humans: Brief co mmunication / S. Huber, M. Fieder, B. Wallner, K. Iber, G. Moser // Human Reproduction. – 2004. – V. 19. – №2. – P. 445–447.
174. Efird J.T. A method to model season of birth as a surrogate environmental risk
factor for disease / J.T. Efird, S.S. Nielsen // Int. J. Environ. Res. Public Health. – 2008.
– №5 (1). – P. 49–53.
175. Erren T.C. Does winter darkness in the Artic protect against cancer? The melatonin hypothesis revisited / T.C. Erren, C. Piekarski // Medical Hypotheses. – 1999. – V.
53. – P. 1–5.
176. Erren T.C. Light, timing of biological rhythms, and chronodisruption in man /
T.C. Erren, R.J. Reiter, C. Piekarski // Naturwissens. – 2003. – №90. – P. 485–494.
177. Exposure to light-at-night increases the growth of DMBA-induced mammary adenocarcinomas in rats / S. Cos, D. Mediavilla, C. Martinez-Campa, A. Gonzalez, C.
Alonso-Gonzalez, E.J. Sanchez-Barcelo // Cancer Letters. – 2006. – №235. – 266–271.
178. Ferguson S.A. A review of seasonal/circannual effects of laboratory rodent behavior / S.A. Ferguson, K.L. Maier. // Physiology and Behavior – 2013. – Jul 2. –
№119. – P. 130–136.
179. Finkelstein M. On engineering reliability concepts and biological age // MPIDR
Working paper. – 2006. – August. – P. 1–12.
180. Fonken L.K. Light at night increases body mass by shifting the time of food intake / L.K. Fonken, J.L. Workman, J.C. Walton // Proceed. of the National Academy of
Sciences of the United States of America. – 2010. – V. 107. – №43. – Р. 18664−18669.
138
181. Froy O. Circadian rhythms, aging, and life span in mammals // Physiology. –
2011. – №26. – P. 225–235.
182. Froy O. Effect of feeding regimens on circadian rhythms: Implications for aging
and longevity / O. Froy, R. Miskin // AGING. – 2010. – V. 2. – №1. P. 7–27.
183. Fu L. The circadian clock: pacemaker and tumor suppressor / L. Fu, C.C. Lee //
Nature Rev. Cancer. – 2003. – V. 3. – P. 350–361.
184. Gavrilov L.A. Season of Birth and Exceptional Longevity: Comparative Study of
American Centenarians, Their Siblings, and Spouses / L.A. Gavrilov, N.S. Gavrilova //
Journal of Aging Research. – 2011. – Article ID 104616. – P. 1–11.
185. Goldman B.D. Mammalian photoperiodic system: formal properties and neuroendocrine mechanisms of photoperiodic time measurement // J. Biol. Rhythms. – 2001. –
V. 16. – P. 283–301.
186. Gorman M.R. A plastic interval timer synchronizes pubertal development of
summer and fallborn hamsters // Am J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. – 2001. –
№ 281. – P. 1613–1623.
187. Haim A. Light pollution as a new risk factor for human breast and prostate cancers / A. Haim, B.A. Portnov. – Springer: Dordrecht. – 2013. – 168 p.
188.
Hansen J. Risk of breast cancer after night- and shift work: current evidence and
ongoing studies in Denmark // Cancer Causes Control. – 2006. – V. 17. – P. 531–537.
189. Hassi J. Health-check questionnaire for subjects exposed to cold / J. Hassi, V.P.
Raatikka, M. Huurre // International journal Circumpolar Health. – 2003. – V. 62. – №4.
– P. 436–443.
190. Hau M. Effect of Polar Day on Plasma Profiles of Melatonin, Testosterone, and
Estradiol in High-Arctic Lapland Longspurs / M. Hau, L.M. Romero, J.D. Brawm, Hof
T.J // General and Comparative Endocrinology. – 2002. – №126. – p. 101–112.
191. Hoffman M.A. Living by the clock: The circadian pacemaker in older people /
M.A. Hoffman, D.F. Swaab // Ageing Res. Rev. – 2006. – V. 5. – P. 33–51.
192. Horton T.H. Growth and reproductive development of male Microtus montanus is
affected by the prenatal photoperiod // Biol. Reprod. – 1984. – №31.– P. 499–504.
139
193. Illnerova H. The circadian rhythm in plasma melatonin concentration of the urbanized man: the effect of summer and winter time / H. Illnerova, P. Zvolsky, J.
Vanecek // Brain Res. – 1985. – V. 328. – P. 186–189.
194. Intake of melatonin is associated with amelioration of physiological changes,
both metabolic and morphological pathologies associated with obesity: an animal model
/ R.H. Mahmoud, G.A. Omyma, F.H. Asmaa, A.A. Marwa // Int. J. Exp. Path. – 2007. –
V. 88. – P. 19–29.
195. Inverse seasonal relationship between melatonin and ovarian activity in humans
in a region with a strong seasonal contrast in luminosity / A. Kauppila, A. Kivela, A.
Pakarinen, O. Vakkuri // J. Clin. Endocrinol. Metab. – 1987. – V. 65. – P. 823–828.
196. Jagota A. The effect of curcumin on ethanol induced changes in suprachiasmatic
nucleus (SCN) and pineal / A. Jagota, M.Y. Reddy // Cell Mol. Neurobiol. – 2007. – V.
27. – №8. – P. 997–1006.
197. Johnsson A. Light, circadian and circannual rhythms // Solar Radiation and Human Health. – 2008. – №5. – P. 57–75.
198. Juszczak M., Michalska M. The effect of melatonin on prolactin, luteinizing ho rmone (LH), and follicle-stimulating hormone (FSH) synthesis and secretion // Postepy
Hig Med Dosw. – 2006. – №60. – P. 431–438.
199. Kantermann Th. Is light-at-night a health risk factor or a health risk predictor? /
Th. Kantermann, T. Roenneberg // Chronobiology International. – 2006. – №26. – P.
1069–1074.
200. Karasek M. Melatonin in humans / M. Karasek, K. Winczyk // Journal of physiology and pharmacology. – 2006. – V. 57. – №5. – P. 19–39.
201. Kerenyi N. Night shift work, light at night, and risk of breast cancer // J. Natl.
Cancer. Inst. – 2002. – V. 97. – P. 531–532.
202. Khazaeli A.A. The relationship between-life span and adult body size is highly
strain-specific in Drosophila melanogaste / A.A. Khazaeli, W.V. Voorhies, J.W.
Curtsinger // Exp. Gerontol. – 2005. – №40. – P. 377–385.
140
203. Knutsson A. Shiftwork, risk factors and cardiovascular disease: review of disease
mechanisms / A. Knutsson, H. Boggild // Rev. Environ. Health. – 2000. – V. 15. – P.
359–372.
204. Korf H.W. Mice, melatonin and the circadian system / H.W. Korf, C. von Gall //
Molecular and Cellular Endocrinology. – 2006. – №252. – P. 57–68.
205. Less exposure to daily ambient light in winter increases sensitivity of melatonin
to light suppression / S. Higuchi, Y. Motohashi, K. Ishibashi, T. Maeda // Chronobiol.
Int. – 2007. – V. 24. – P. 31–43.
206. Levine M.E. Diurnal and seasonal rhythms of melatonin, cortisol and testosterone
in interior Alaska / M.E. Levine, A.N. Milliron, L.K. Duffy // Arctic. Med. Res. – 1994.
– V. 53. – P. 25–34.
207. Light-at-night-induced circadian disruption, cancer and aging / V.N. Anisimov,
A.V. Panchenko, I.G. Popovich, M.A. Zabezhinski, I.A. Vinogradova // Current Aging
Science. – 2012. – V. 5. – №3. – С. 170–177.
208. Lincoln G.A. Melatonin entrainment of circannual rhythms // Chronobiology International. – 2006. – V. 23. – №1–2. – Р. 301–306.
209. Lincoln G.A. Neuroendocrine regulation of seasonal gonadotrophin and prolactin
rhythms: lessons from the Soay ram model // Reproduction and Fertility. – 2002. – V.
59. – P. 131–147.
210. Macchi M.M. Human pineal physiology and functional significance of melatonin
/ M.M. Macchi, J.N. Bruce // Frontiers in Neuroendoc. – 2004. – V. 25. – P. 177–195.
211. Maternal Photoperiodic History Affects Offspring Development in Syrian Hamsters / A.K. Beery, M.J. Paul, D.M. Routman, I. Zucker // J. Biol. Rhythms. – 2008. –
V. 23. – P. 445–455.
212. Matthews C.D. Human plasma melatonin and urinary 6-sulphatoxy melatonin:
studies in natural annual photoperiod and in extended darkness / C.D. Matthews, M.V.
Guerin, X. Wang // Clin. Endocrinol. – 1991. – V. 35. – P. 21–27.
213. McIntyre H. A Seasonal variation in breast cancer / H. McIntyre, J. Blue, J. Harman // The new zealand Medical Journal. – 2002. – V. 115. – №1157. – P. 1–4.
141
214. Medulloblastoma and birth date: evaluation of 3 U.S. datasets / E.C. Halperin,
M.L. Miranda, D.M. Watson, S.L. George, M. Stanberry // Arch. Environ. Health. –
2004. – V. 59 – №1. – P. 26–30.
215. Miller R.A. Biomarkers of aging: prediction of longevity by using age-sensitive
T-cell subset determinations in a middle-aged, genetically heterogeneous mouse population // Journals of gerontology. – 2001– №56 (4). – P. 180–186.
216. Month of Birth and Mortality in Sweden: A Nation-Wide Population-Based Cohort Study / P. Ueda, A.E. Bonamy, F. Granath, S. Cnattingius // Plos One. – 2013. – V.
8. – P. 1–7.
217. Navara K.J. The dark side of light at night: physiological, epidemiological, and
ecological consequences / K.J. Navara, R.J. Nelson // J. Pineal. Res. – 2007. – V. 43. –
P. 215–224.
218. Night-shift work and risk of colorectal cancer in the Nurses’ Health Study / E.S.
Schernhammer, F. Laden, F.E. Speizer, W.C. Willett, D.J. Hunter, I. Kawachi, C.S.
Fuchs, G.A. Colditz // J. Natl. Cancer Inst. – 2003. – V. 95. – P. 825–828.
219. Nyari T.A. Seasonality of birth and acute lymphoblastic leukemia / T.A. Nyari, P.
Kajtar, L. Parker // J. Perinat. Med. – 2006. – V. 34. – №6. – P. 507–508.
220. Obesity and metabolic syndrome in circadian clock mutant mice / F.W. Turek, C.
Joshu, A. Kohsaka, E. Lin, G. Ivanova, E. McDearmon, A. Laposky, S. Losee-Olson, A.
Easton, D.R. Jensen, R.H. Eckel, J.S. Takahashi, J. Bass // Science. – 2005. – V. 308. –
P. 1043–1045.
221. Painting, Firefighting, Shiftwork / IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. // Lyon: IARC. – 2010. –V. 98. – 804 p.
222. Pandi–Perumal S.R., Cardinali D.P. Melatonin: Biological Basis of Its Function
in Health and Disease // Section of Sleep Medicine Division of Epilepsy and Clinical
Neurophysiology Department of Neurology SUNY Downstate Medical Center Brooklyn, New York, U.S.A., 2005. – 218 p.
223. Pasche A. Occupational health in the fish processing industry – an activity to improve the work environment by preventing cold exposures // Barents. – 2001. – V. 4(1).
– P. 12–14.
142
224. Perinatal photoperiod organizes adult immune responses in Siberian hamsters
(Phodopus sungorus) / Z.M. Weil, L.M. Pyter, L.B. Martin, R.J. Nelson // Am. J.
Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. – 2006. – № 290. – Р. 1714–1719.
225. Prata Lima M.F. Effects of melatonin on the ovarian response to pinealectomy or
continuous ligh in female rats: similarity with polycystic ovary syndrome / M.F. Prata
Lima, E.C. Baracat, M.J. Simones // Brazil. J. Med. Biol. Res. – 2004. – V. 37. – P.
987–995.
226. Prolonged melatonin administration in 6-month-old Sprague-Dawley rats: metabolic alterations / B. Bojkova, P. Orendas, L. Friedmanova, M. Kassayova, I. Datelinka,
E. Ahlersova, I. Ahlers // Acta Physiologica Hungarica. – 2008. – V. 95 (1). – P. 65–76.
227. Prunet-Marcassus B. Melatonin reduces body weight gain in Sprague Dawley rats
with diet-induced obesity / B. Prunet-Marcassus, M. Desbazeille, A. Bros // Endocrinology. – 2003. – V. 144. – №12. – P. 5347–52.
228. Rintamaki H. Human performance in cold // Barents. – 1998. – V. 1. – №3. – P.
84–85.
229. Risikko T. Assessment and management of cold risks in construction industry / T.
Risikko, T. Makinen, J. Hassi // Barents. – 2001. – V. 4(1). – P. 18–20.
230. Samaras T.T. Longevity, mortality and body weight / T.T. Samaras, L.H. Storms,
H. Elrick // Ageing Res. – 2002. – Rev. 1. – P. 673–691.
231. Santiago-Moreno J., Lopez-Sebastian A., Gonzalez-Bulnes A., Chemineau P.,
Seasonal changes in ovulatory activity, plasma prolactin, and melatonin concentrations,
in Mouflon (Ovis gmelini musimon) and Manchega (Ovis aries) ewes // Reprod. Nutr.
Dev. – 2000. – №40. – P. 421–430.
232. Schomeus C. Mechanisms regulating melatonin synthesis in the mammalian pineal organ / C. Schomeus, H.W. Korf // Ann. N.Y. Acad. Sci. – 2005. – V. 1057. – P.
372–383.
233. Season of birth and diagnosis of children with leukemia: an analysis of over 15
000 UK cases occurring from 1953-95 / C.D. Higgins, I. Dos-Santos-Silva, C.A. Stiller,
A.J. Swerdlow // Br. J. Cancer. – 2001. – V. 84. – №3. – P. 406–412.
143
234. Season of birth and risk of brain tumors in adults / A.V. Brenner, M.S. Linet,
W.R. Shapiro, R.G. Selker, H.A. Fine, P.M. Black, P.D. Inskip // Neurology. – 2004. –
V. 63. – №2. – P. 276–281.
235.
Seasonal changes in serum melatonin in women with previous breast cancer /
I.M. Holdaway, B.H. Mason, E.E. Gibbs, C. Rajasoorya, K.D. Hopkins // British Journal of Cancer. – 1991. – V. 64. – P. 149–153.
236. Seasonal cholesterol cycles: the lipid research clinics coronary primary prevention trial placebo group / D.J. Gordon, D.C. Trost, J. Hyde, F.S. Whaley, P.J. Hannan,
D.R. Jacobs, L.G. Ekelund // Circulation. – 1986. – V. 76. – №6. – P. 1224–1231.
237. Sephton S. Circadian disruption in cancer: a neuroendocrine-immune pathway
from stress to disease? / S. Sephton, D. Spiegel // Brain Behav. Immun. – 2003. – V. 17.
– №5. – P. 321–328.
238. Spring snow lowers human melatonin / J. Leppaluoto, K. Sikkila, V.B. MeyerRochow, J. Hassi // International Journal of Circumpolar Health. – 2004. – V. 63. –
Suppl. 2. – P. 161–163.
239. Statistical methods in cancer research / J.J. Gart, D. Krewski, P.N. Lee, R.E.
Tarone, J. Wahrendorf // IARC Sci. Publ. – 1986. – №79. – 219 p.
240. Steegmann A.T. Human cold adaptation: an unfinished agenda // Am. J. Hum.
Biol. – 2007. – V. 19. – №2. – P. 218–227.
241. Stevens R.G. Artificial lighting in the industrialized world: circadian disruption
and breast cancer // Cancer Causes Control. – 2006. – V. 17. – P. 501–507.
242. Stevens R.G. Circadian Disruption and Breast Cancer: From Melatonin to Clock
Genes // Epidemiology. – 2005. – V. 16. – №2. – P. 254–258.
243. Stevens R.G. Light-at-night, circadian disruption and breast cancer: assessment of
existing evidence // International J. of Epidemiology. – 2009. – V. 38. – P. 963–970.
244. Structural and functional evolution of the pineal melatonin system in vertebrates /
J. Falcon, L. Besseau, M. Fuentes, S. Sauzet, E. Magnanou, G. Boeuf // Ann. N.Y.
Acad. Sci. – 2009. –V. 63. – P. 101–111.
245. The basic physiology and pathophysiology of melatonin / B. Claustrat, J. Brun,
G. Chazot // Sleep Medicine Reviews. – 2005. – V. 9. – P. 11–24.
144
246. Thomas E.J. Recent results: Biomarkers of aging // Experimental Gerontology. –
2006. – №41. – P. 1243–1246.
247. Turusov V.S. Pathology of tumours in laboratory animals / V.S. Turusov, U.
Mohr // IARC Sci. Publ. – 1990. – №99. – 740 p.
248. Walton J.C. Influence of Photoperiod on Hormones, Behavior, and Immune
Function / J.C. Walton, Z.M. Weil, R.J. Nelson // Front. Neuroendocrinol. – 2011. –
№32 (3). – P. 303–319.
249. Weindruch R. Caloric intake and ageing / R. Weindruch, R.S. Sohal // The New
Engl. J. Med. – 1997. – V. 337. – P. 986–994.
250. Years of life lost due to obesity / K.R. Fontaine, D.T. Redden, C. Wang, A.O.
Westfall, D.B. Allison // JAMA. – 2003. – V. 289. – P. 229–230.