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

В LD режиме у 24-месячных крыс, получающих МЛТ (табл. 5), по сравнению с контролем наблюдались снижение заболеваемости пневмониями, кератитами, конъюнктивитами, ринитами и отитами; в крови снижалось содержание глюкозы, холестерина, бета-липопротеидов, мочевины, креатинина, натрия, в печени - содержание общего белка, в почках - содержание СОД. Одновременно наблюдалось повышение КСГ, в крови - уровня общего белка, калия и тироксина; в печени - содержания СОД; в почках - содержания каталазы, белка; в сердце - содержания каталазы, СОД, белка; в скелетной мышце - содержания каталазы, СОД. У самцов наблюдалось увеличение веса, более значительный прирост массы тела, увеличение фазы прогрессивного роста и удлинение наступления старческого периода; увеличение времени появления и уменьшение количества глюкозы и кетонов в моче; уменьшение двигательной активности, психоэмоциональных проявлений, повышение когнитивной функции, динамической и статической выносливости, увеличение продолжительности жизни, угнетение спонтанного канцерогенеза (рис. 6; табл. 7). У самок отмечалось снижение веса, менее значительный прирост массы тела, замедление старения репродуктивной системы и возникновения спонтанного онкогенеза (табл. 6).

В NL режиме применение МЛТ приводило к снижению уровня глюкозы, холестерина, бета-липопротеидов, мочевины, креатинина и натрия в крови; уровня белка в почках и сердце (рис. 7; табл. 5). Реже диагностировались воспалительные заболевания глаз, катаракта, инфекции ЖКТ и мочевыводящих путей, риниты и отиты. Применение МЛТ приводило к повышению содержания общего белка, калия, трийодтиронина, С-пептида, ТТГ в крови; КСГ; содержания СОД в печени; каталазы и общей активности АОС в почках; общей активности АОС в сердце; каталазы - в скелетной мышце. У самцов назначение МЛТ вело к снижению веса, потребления корма, двигательной активности и психоэмоциональных проявлений, уменьшению прироста массы тела; увеличению умственной и физической работоспособности, удлинению фазы прогрессивного и стабильного роста, предстарческого периода и наступления старческого периода, увеличению времени появления и уменьшение количества глюкозы и кетонов в моче. У самок отмечалось увеличение прироста массы тела, продолжительности жизни, уровня пролактина в крови, снижалась частота возникновения опухолей (табл. 6), замедлялось старение эстральной функции.

В LL режиме у крыс, получающих МЛТ, повышались содержание общего белка, калия, тироксина, трийодтиронина в крови; КСГ; активность АОС, каталазы и белка в печени и почках; активность АОС в сердце; содержание каталазы и белка в скелетной мышце. У этих особей понижалась заболеваемость пневмониями, кератитами, конъюнктивитами, катарактами, ринитами, отитами, инфекциями ЖКТ и мочевыделительной системы, в крови снижалось содержание бета-липопротеидов, глюкозы, холестерина, мочевины, креатинина, натрия, С-пептида; в сердце - содержание каталазы; в скелетной мышце - содержание СОД. У самцов увеличивались вес, прирост массы тела, прогрессивный рост, предстарческий период, наступление старческого периода, умственная и физическая работоспособность и продолжительность жизни (рис. 8; табл. 7). Понижались такие показатели, как стабильный рост, глюкозурия, кетонурия, двигательная активность, психоэмоциональные проявления и спонтанный онкогенез. В моче позже, чем в группе контроля, появлялись глюкоза и кетоны. У самок увеличивались прирост массы тела и продолжительность жизни; понижались масса тела и содержание пролактина в крови, замедлялось старение эстральной функции и спонтанный онкогенез (табл. 6).

Результаты работы согласуются с исследованиями, в которых эффекты удаления эпифиза связывали с его модифицирующим влиянием на функциональное состояние организма и с секрецией МЛТ [Коркушко О.В.и др., 2006; Pierpaoli W., Regelson W., 1994]. В исследованиях W. Pierpaoli и соавт. (1994) введение МЛТ предупреждало возрастное снижение массы тела и сохраняло уровень физической активности. В наших исследованиях эффекты МЛТ были различны в зависимости от того, в каком световом режиме находились животные (табл. 2). Предупреждение возрастного снижения веса наблюдалось у самцов в режимах LD и LL, в режиме NL данного эффекта не отмечалось, так же не наблюдалось этого эффекта МЛТ у самок. У самок многочисленные опухоли приводили к искажению результатов, так как в этом случае истинная масса тела изменялась за счет имеющейся онкопатологии. МЛТ в не зависимости от режима освещения повышал физическую работоспособность, что согласуется с работами W. Pierpaoli (1994). Поскольку МЛТ регулирует сезонную и циркадную периодичности, он используется в качестве хронобиологического средства.

В нашем исследовании моделирование «светового загрязнения» и изучение влияния естественного изменения фотопериода показало, что данные световые режимы неблагоприятно сказываются на функционировании организма, приводя к раннему старению и возникновению возрастной патологии. Применение МЛТ позволило снизить неблагоприятное влияние LL и NL освещения на здоровье крыс, о чем говорит снижение заболеваемости у данных животных и повышение КСГ. Эти данные свидетельствуют, что МЛТ, являясь «посредником» эндогенных биоритмов и их корректором относительно экзогенных ритмов, способствует поддержанию гомеостаза организма. МЛТ действует опосредованно, регулируя уровни других гормонов, поддерживая их в нормальных пределах в ответ на воздействие окружающей среды. Через опиатные рецепторы МЛТ оказывает иммуномодулирующее действие, усиливает иммунный ответ [Комаров Ф.И. и др., 2004], что в наших исследованиях отразилось на снижении заболеваемости и торможении развития опухолей. МЛТ увеличивал продолжительность прогрессивного роста в любом световом режиме, что согласуется с данными литературы о задержке полового развития у неполовозрелых животных, торможении секреции гонадотропных гормонов гипофиза и наступления течки у половозрелых [Анисимов В.Н., 2003]. МЛТ увеличивал длительность стабильного роста только в NL условиях, поскольку период стабильного роста крыс совпал с темным временем года и избыток МЛТ привел к удлинению этого периода развития. В условиях LL освещения МЛТ даже укорачивал эту фазу, а в условиях LD освещения - не влиял. В итоге наступление старческого периода у крыс затягивалось.

В условиях нарушенного фотопериодизма при применении МЛТ происходило удлинение предстарческого периода. Расчет периодов постнатального развития крыс-самцов доказывает геропротекторный эффект МЛТ, который у самок подтверждался более поздним старением репродуктивной системы, поскольку удлинение и возникновение иррегулярных эстральных циклов, а так же появление анэструса приходилось на более поздние возрастные периоды по сравнению с контролем. Геропротекторный эффект МЛТ подтверждает его действие на умственную и физическую работоспособность, когда улучшение когнитивной функции и выносливости наблюдалось только у старых животных и не отмечалось у молодых.

Таблица 5 - Суммарная оценка влияния мелатонина и эпиталона в различных световых режимах на показатели гомеостаза, биомаркеры старения, продолжительность жизни и развитие спонтанных опухолей у крыс в процессе онтогенеза

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

Таблица 6 - Влияние мелатонина и эпиталона на частоту развития опухолей и показатели продолжительности жизни у самок крыс, содержавшихся при различных световых режимах

Примечания. CПЖ - средняя продолжительность жизни, МПЖ - максимальная продолжительность жизни. ap<0,05; бp<0,01; вp<0,001 - различие с показателем в группе контроля LD достоверно; д p<0,05 - различие с показателем у крыс при том же световом режиме, но не получавшими препарат, достоверно (критерий Уилкоксона-Манна-Уитни).

Таблица 7 - Влияние мелатонина и эпиталона на частоту развития опухолей и показатели продолжительности жизни у самцов крыс, содержавшихся при различных световых режимах

Примечания. CПЖ - средняя продолжительность жизни, МПЖ - максимальная продолжительность жизни. ap<0,05; бp<0,01; вp<0,001 - различие с показателем в группе контроля LD достоверно; д p<0,05 - различие с показателем у крыс при том же световом режиме, но не получавшими препарат, достоверно (критерий Уилкоксона-Манна-Уитни).

Рис. 6. Влияние светового режима и мелатонина на кривые выживаемости самок (А) и самцов (Б) крыс, содержавшихся в стандартном режиме освещения (LD).

Рис. 7. Влияние светового режима и мелатонина на кривые выживаемости самок (А) и самцов (В) крыс, содержавшихся в естественном режиме освещения Карелии (NL).

МЛТ в наших исследованиях замедлял возрастное снижение работоспособности и нормализовал антиоксидантную защиту в скелетных мышцах, причем снижение активности каталазы коррелировало с изменением статической работоспособности, у зрелых и старых крыс было обнаружено положительное влияние МЛТ - он увеличивал активность каталазы, повышал статическую и динамическую выносливость животных. Исследование нейрофармакологических свойств МЛТ позволило установить, что наиболее выраженным в его действии является успокаивающее влияние на ЦНС [Комаров Ф.И. и др., 2004]. Полученные результаты указывают на уменьшение уровня внутренней тревожности у крыс-самцов, получающих МЛТ, не зависимо от режима освещения.

Рис. 8. Влияние светового режима и мелатонина на кривые выживаемости самок (А) и самцов (Г) крыс, содержавшихся в постоянном режиме освещения (LL).

Таким образом, МЛТ защищает животных от неблагоприятного воздействия хронического стресса, возникающего на фоне нарушения фотопериода. Большинство авторов отмечают, что направленность и эффективность действия МЛТ в значительной степени зависит от времени его применения и исходного состояния организма [Анисимов В.Н., 2003; Комаров Ф.И. и др., 2004; Коркушко О.В.и др., 2006], к этому следует добавить и фоторежим, который как раз и является ведущим в определении времени суток и сезона года. В наших исследованиях МЛТ оказывал более значимое действие на крыс, находящихся в нарушенном световом режиме, чем на особей в условиях стандартного чередования света и темноты. Так, влияние на фазы стабильного и регрессивного роста, потребление корма, снижение повышенного уровня пролактина и С-пептида, нормализация функции щитовидной железы, антиоксидантное действие и геропротекторный эффект проявлялось сильнее на фоне применения МЛТ в условиях нарушенных циркадианных ритмов.

Использование методов иммуногистохимического и радиоавтографического исследований позволило идентифицировать ткани, обладающие высоким сродством к введенному экзогенному МЛТ [Южаков В.В. и др., 1990]. Данные исследования косвенно подтверждают результаты нашей работы, в которой основное влияние применение МЛТ оказывало именно на эти органы. Изменения, происходящие с возрастом при применении МЛТ в печени, почках, скелетных мышцах и сердце можно рассматривать как коррекцию процессов свободнорадикального окисления. Параметры хемилюминесценции свидетельствуют, что интенсивность свободнорадикального окисления, возрастающая по мере старения организма, снижается при введении МЛТ. Низкая интенсивность хемилюминесценции говорит о высокой интенсивности работы АОС. Воздействию МЛТ подвергаются как ферментативное, так и неферментативное звенья систем генерации и тушения активных форм кислорода. Для активности СОД и каталазы характерна общая тенденция возрастания их общей активности под действием МЛТ или тенденция к снижению в сторону нормы при повышенных значениях. Способность МЛТ нормализовать нарушения углеводного и липидного обменов [Rasmussen D.D. et al., 1999] в наших исследованиях выразилась в снижении количества крыс в условиях LL и NL освещений, имеющих метаболический сидром (табл. 2).

Геропротекторный эффект МЛТ тесно связан как со снижением возрастной патологии, так и с антиканцерогенными и противоопухолевыми свойствами препарата. В нашей работе у крыс, получающих МЛТ, наблюдалось снижение повышенного уровня пролактина в крови. Имеется ряд работ, указывающих на связь повышенного уровня пролактина с риском возникновения опухолей МЖ и частотой развития лейдигом [Пивоварова С.В. и др., 2001; Щепотин И.Б. и др., 2007]. В этом случае становится понятно, что снижение МЛТ повышенного содержания пролактина у крыс в условиях NL и LL освещений оказывает профилактирующее действие на частоту развития этих опухолей. В эксперименте установлено, что МЛТ тормозит развитие новообразований МЖ, карцином толстой кишки, плоскоклеточного рака шейки матки и влагалища, аденокарцином эндометрия [Anisimov V.N. et al., 1997; Deerberg F. et al., 1997; Anisimov V.N., 2001]. В наших исследованиях применение МЛТ оказывало угнетающее действие на спонтанный канцерогенез у крыс в условиях LD и LL режимах, а так же у самок в условиях NL Карелии (табл. 6, 7).

Есть основания предполагать, что основную роль в геропротекторном действии МЛТ играют его свойства антиоксиданта, влияние на механизмы нейроэндокринной регуляции, апоптоз и пролиферативную активность тканей, а также иммуномодулирующий эффект [Reiter R.J., 2004]. Геропротекторный эффект МЛТ в наших исследованиях особенно четко проявлялся в условиях LL, что говорит о функциональном дефиците этого гормона при LL освещении. В NL условиях МЛТ оказывал влияние на продолжительность жизни самок, увеличивая различные интегральные показатели старения, а в LD условиях - на продолжительность жизни самцов (рис. 6-8; табл. 6, 7).

Влияние ЭПТ в различных световых режимах на показатели гомеостаза, биомаркеры старения, продолжительность жизни и развитие спонтанных опухолей у крыс в процессе онтогенеза нельзя назвать однозначными (табл. 5). Изменение большинства показателей под влиянием ЭПТ указывает на его благоприятное действие на показатели гомеостаза, биомаркеры старения, продолжительность жизни и спонтанный канцерогенез, особенно в условиях нарушенного фотопериодизма, когда создается функциональный дефицит эндогенного МЛТ. У крыс, получающих ЭПТ, в LD режиме по сравнению с контролем наблюдались снижение в крови повышенного уровня глюкозы, холестерина, бета-липопротеидов, мочевины, креатинина, натрия, ТТГ; в печени отмечалось снижение содержания белка; в почках - СОД; в скелетной мышце - СОД и белка. Кроме этого крысы реже болели такими заболеваниями, как пневмонии, кератиты, конъюнктивиты, риниты и отиты. Параллельно отмечалось повышение в крови общего белка, калия, С-пептида, тироксина; в печени - каталазы; в сердце - СОД и белка. КСГ так же был выше, чем у контрольных крыс. У самцов, получающих ЭПТ в LD режиме, наблюдалось повышение когнитивной функции, динамической и статической выносливости, массы тела, прироста массы тела, диуреза, удлинялась фаза стабильного рост и предстарческий период, наступление старческого периода затягивалось, увеличивались различные параметры продолжительности жизни (рис. 9; табл. 7). Под действием ЭПТ происходило снижение двигательной активности, психоэмоциональных проявлений, развития спонтанного онкогенеза. В моче снижалось повышенное содержание глюкозы и кетонов. Эти изменения выявлялись в более позднем возрасте по сравнению с контролем. У самок, получающих ЭПТ в LD режиме, наблюдалось снижение абсолютных значений массы и прироста массы тела, спонтанного онкогенеза (табл. 6), замедлялось старение эстральной функции.

Рис. 9. Влияние светового режима и эпиталона на кривые выживаемости самок (А) и самцов (Б) крыс, содержавшихся в стандартном режиме освещения (LD).

В NL режиме по сравнению с группой контроля применение ЭПТ приводило к снижению уровня глюкозы, холестерина, бета-липопротеидов, мочевины, креатинина, натрия, пролактина, С-пептида в крови. Эти крысы реже заболевали пневмониями, ринитами, отитами, кератитами, конъюнктивитами, инфекциями ЖКТ и мочевыводящих путей. Не было зафиксировано ни одного случая возникновения катаракты у этих особей. В почках наблюдалось снижение уровня каталазы, СОД, белка; в сердце - содержание каталазы. Применение ЭПТ приводило у крыс к повышению КСГ за счет повышения в крови общего белка, калия, ТТГ, трийодтиронина; в печени повышалось содержание СОД; в сердце - СОД; в скелетной мышце - содержание каталазы. В NL освещении у самцов назначение ЭПТ приводило к снижению массы тела, локомоторной активности, психоэмоциональных проявлений и спонтанного онкогенеза; к увеличению прироста массы тела, активности АОС в сердце; диуреза, когнитивных функций, динамической и статической выносливости, продолжительности жизни, удлинению фазы стабильного роста, предстарческого периода, к замедлению наступления старческого периода (рис. 10). В моче крыс-самцов, получающих ЭПТ, глюкоза и кетоны обнаруживались в меньших количествах и у меньшего количества крыс, чем у контрольной группы, кроме этого превышение в моче допустимых значений глюкозы и кетонов наблюдались в более старшей возрастной группе. У самок в режиме NL, получающих ЭПТ, наблюдалось увеличение массы тела и продолжительности жизни; снижение прироста массы тела, спонтанного онкогенеза, замедлялось старение эстральной функции.

Рис. 10. Влияние светового режима и эпиталона на кривые выживаемости самок (А) и самцов (В) крыс, содержавшихся в естественном режиме освещения Карелии (NL).

В условиях LL у крыс под действием ЭПТ происходило увеличение КСГ и продолжительности жизни (рис. 11), в крови - содержания общего белка, калия, тироксина, трийодтиронина; в печени - общей активности АОС, содержания каталазы; в почках - общей активности антиоксидантной АОС, каталазы, СОД; в скелетной мышце - содержание каталазы. Наблюдалось снижение спонтанного онкогенеза, заболеваемости пневмониями, кератитами, ринитами, отитами, конъюнктивитами, катарактами, инфекциями ЖКТ и мочевыделительной системы, в крови снижался уровень глюкозы, холестерина, бета-липопротеидов, мочевины, креатинина, натрия, пролактина, С-пептида, в сердце - уровень каталазы, в сердечной мышце - уровень СОД и белка. У самцов, получающих ЭПТ, в режиме LL увеличивались масса тела, продолжительность предстарческого периода, наступление старческого периода, диурез, когнитивная функция, динамическая и статическая выносливость; уменьшались прирост массы тела, двигательная активность, психоэмоциональные проявления. В моче снижалось патологически повышенное содержание глюкозы и кетонов. Эти изменения выявлялись в более позднем возрасте по сравнению с контролем. У самок, получающих ЭПТ, в режиме LL уменьшались масса тела и прирост массы тела; замедлялось старение эстральной функции.

Рис. 11. Влияние светового режима и эпиталона на кривые выживаемости самок (А) и самцов (Г) крыс, содержавшихся в постоянном режиме освещения (LL).

Наши наблюдения свидетельствуют о высокой биологической активности эпиталона, применение которого позволило сохранить основные физиологические функции и приводило к замедлению процесса старения. В наших и в других исследованиях [Попович И.Г., 2004] многие эффекты ЭПТ и МЛТ у мышей и крыс совпадали по направленности: снижались двигательная активность, длительность эстральных циклов, свободнорадикальные процессы, замедлись возрастные нарушения эстральной функции, не менялось поглощение корма, увеличивалась интегральная оценка эффективности антиоксидантной защиты у мышей, мух и крыс [Коркушко О.В. и др., 2006].

В нашей работе изменения АОС под влиянием ЭПТ зависели от светового режима, возраста животных и от органа, в котором АОС определялась. Так в печени ЭПТ усиливал работу АОС у старых крыс, но в разных режимах оказывал различное действие на АОФ или на результаты ХМЛ, в почках ЭПТ был наиболее активен в условиях LL, в сердце - в условиях LD, а в скелетных мышцах - в условиях NL.

У старых самцов отмечалось положительное влияние на статическую и динамическую выносливость: увеличивалось время заплыва и подвешивания на сетке, то время как у молодых крыс такого влияния препарата не отмечалось. Действие ЭПТ на массу тела лабораторных животных неоднозначно, у мышей одних линий ЭПТ увеличивал массу тела, у других - не оказывал какого-либо значимого влияния [Попович И.Г., 2004]. В наших исследованиях действие на вес самцов и самок было разнонаправленным, если у самцов в режимах LD и LL ЭПТ повышал массу тела, то у самок - понижал, и наоборот. Более объективным является показатель прироста массы тела, поскольку между этим показателем и продолжительностью жизни некоторые авторы устанавливают функциональную связь [Фролькис В.В., Мурадян Х.К., 1988]. Разнонаправленное изменение веса тела с возрастом можно объяснить большим числом доброкачественных опухолей МЖ, которые наблюдались у самок. Поскольку ЭПТ снижал число опухолей, то естественно средний вес крыс-самок так же уменьшался. Изменение функциональных периодов развития в сторону замедления наступления старческого периода за счет удлинения фазы стабильного роста и предстарческого периода характерно для крыс в любом световом режиме, что указывает на геропротекторный эффект препарата.

У ЭПТ проявлялось небольшое диуретическое действие у старых крыс, у которых был снижены нормальные цифры диуреза в двухлетнем возрасте. Изменения биохимического состава мочи и крови указывают на благоприятное действие ЭПТ на различные функциональные системы организма. О чем свидетельствует повышение КСГ во всех световых режимах у крыс, получающих ЭПТ. Улучшение умственной и физической деятельности у старых крыс, получающих ЭПТ, в любом световом режиме сопровождалось снижением локомоторной активности, агрессивности и тревожности, что в свою очередь способствовало улучшению когнитивных функций и выносливости. В наших исследованиях влияние ЭПТ на иммунную систему можно расценивать как иммуномодулирующее, учитывая влияние на динамику заболеваний воспалительного и инфекционного характера. Снижение количества крыс с диагностированной катарактой, говорит о профилактическом действии ЭПТ на появление этого заболевания.

ЭПТ уменьшал развитие спонтанных новообразований, их множественность во всех исследуемых световых режимах, что согласуется с данными литературы о антиканцерогенном действии ЭПТ [Коркушко О.В. и др., 2006]. Установлено точное специфическое влияние ЭПТ на экспрессию генов [Анисимов С.В. и др., 2003]. В результате у крыс увеличивалась СПЖ и МПЖ, продолжительность жизни последних 10% крыс, причем данный эффект был наиболее значимым в условиях нарушенного фотопериодизма (табл. 6, 7). Таким образом, в условиях нарушенного фотопериодизма, когда возникает функциональная блокада выработки МЛТ, ЭПТ наиболее эффективен, так как в результате стимуляции секреции МЛТ восстанавливаются нарушенные функции организма. Геропротекторный эффект ЭПТ не ограничивается только стимулирующим воздействием на пинеальную железу. Установлено, что ЭПТ индуцирует теломеразную активность и элонгацию теломер в соматических клетках человека, усиливает эндокринную функцию тимуса и влияет на возрастные изменения цирканнуальных ритмов функционального состояния тимуса, иммунной системы и коры надпочечников у мышей, приближая их таковым у взрослых животных [Лабунец И.Ф. и др., 2003].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленные в нашей работе данные свидетельствуют о выраженных различиях в функции пинеальной железы при старении в разных световых режимах. При старении, как и при угнетении функции эпифиза постоянным освещением, продукция МЛТ снижается. Развивающийся при этом дефицит МЛТ играет важную роль в развитии процессов старения, возрастной патологии и новообразований. Нормализация уровня МЛТ и циркадианного ритма его секреции у стареющих организмов представляет собой один из важнейших подходов в лечении и профилактике возрастных заболеваний и рака, а так же геропротекции. Заместительная терапия МЛТ требует дальнейшего уточнения схем и доз применения в зависимости от причины, вызвавшей недостаток этого гормона, как, например, в случае преждевременного старения у лиц, проживающих в северных районах России или работающих при инвертированном освещении. Пинеальный синтетический пептид ЭПТ представляет собой перспективное средство для стимуляции эндогенной секреции МЛТ при старении у человека. Комплексная оценка длительного применения МЛТ и ЭПТ, с целью профилактики возрастной патологии, уменьшения процессов старения и развития новообразований возможна при применении адекватной экспериментальной модели. Такой моделью могут являться крысы, поскольку у этих животных секреция МЛТ имеет такой же циркадианный ритм, как и у человека, и претерпевает такое же выраженное снижение в процессе старения. Продольный метод исследования, который был применен нами, является наиболее адекватным, поскольку подразумевает наблюдение за одними и теми же животными в течение длительного периода от юности до старости и смерти. Такой подход позволяет корректно сравнивать скорость старения в разных экспериментальных группах. Постоянное введение МЛТ и ЭПТ в нашем исследовании позволило оценить безопасность их применения. Существенным модифицирующим фактором старения и канцерогенеза является нарушение нормального чередования света и темноты, приводящее к десинхронизации циркадианных ритмов организма. Воздействие света в ночное время можно рассматривать как один из экологических факторов, приводящих к нарушению гомеостаза и ускоренному развитию ряда ассоциированных с возрастом заболеваний. Результаты наших исследований позволяют обосновать принципиально важное положение о том, что десинхроноз эпифиза, обусловленный световым загрязнением, проявляется признаками ускоренного старения и увеличением частоты возникновения ассоциированных с возрастом заболеваний, включая новообразования. Эффективными средствами замедления старения, особенно преждевременного, и связанных с ним возрастных болезней могут быть МЛТ и ЭПТ, способные угнетать свободно радикальные процессы и компенсировать или стимулировать выработку гормонов эпифиза.

1. В процессе старения у крыс обоего пола, длительно находящихся в условиях постоянного или естественного режимов освещения Карелии, по сравнению с животными, содержащимися в условиях стандартного светового режима, наблюдались более раннее половое созревание и выключение репродуктивной функции, развивались более ранние и выраженные гормонально-метаболические нарушения в виде абдоминального ожирения, гипербеталипопротеинемии, гиперинсулинемии, гиперхолестеринемии, гипергликемии и глюкозурии, сходные с метаболическим синдромом или синдром инсулинорезистентности человека, тогда как в условиях световой депривации отмечалось замедление указанных процессов.

2. С возрастом у крыс наблюдалось постепенное уменьшение уровня генерации активных форм кислорода с параллельным, но асинхронным снижением антиоксидантной активности тканей. Постоянное и естественное освещение Карелии ускоряли эти возрастные изменения, тогда как постоянная темнота практически не оказывала влияния на антиоксидантную систему крыс.

3. Содержание самцов и самок крыс в условиях постоянного или естественного освещения Карелии сопровождалось более ранним развитием доброкачественных и злокачественных новообразований, прежде всего в органах репродуктивной системы, а также различных воспалительных и иных патологических процессов, по сравнению с контрольными особями, содержащимися в условиях стандартного светового режима, тогда как световая депривация препятствовала их развитию.

4. У самцов в условиях постоянного или естественного освещения Карелии наблюдалось повышение двигательной активности и психоэмоциональных проявлений; снижение когнитивных функций и физической работоспособности, по сравнению с животными, находившимися в условиях стандартного освещения, в то время как в условиях световой депривации отмечалось повышение динамической выносливости.

5. С возрастом, как у самцов, так и у самок крыс в условиях постоянного и естественного освещения Карелии наблюдалось более значимое снижение коэффициента стабильности гомеостаза по сравнению с особями, находившимися в условиях стандартного освещения и, следовательно, более быстрое старение.

6. У самок крыс в условиях постоянного и естественного освещения Карелии отмечалось снижение средней и максимальной продолжительности жизни, уменьшение средней продолжительности жизни последних 10% крыс. В условиях естественного освещения Карелии популяционная скорость старения у самок также увеличивалась в 2,1 раза по сравнению с контрольными особями, и уменьшалось время удвоения силы смертности. У самцов в условиях постоянного и естественного освещения Карелии укорачивались фазы прогрессивного и стабильного роста, и отмечалось раннее наступление старческого периода. Световая депривация, напротив, способствовала замедлению возрастного снижения коэффициента стабильности гомеостаза, увеличивала фазу стабильного роста и продолжительность жизни.

7. Введение крысам в ночные часы гормона эпифиза мелатонина или в дневное время пептидного препарата эпиталона оказывало нормализующее влияние на большинство показателей у животных, содержавшихся в условиях постоянного или естественного режимов освещения, и приводило к замедлению процессов старения, торможению развития у них возрастной патологии, включая новообразования, и увеличению продолжительности жизни. Применение эпиталона было более эффективным, чем применение мелатонина, что проявлялось более выраженным нормализующим влиянием на гормонально-метаболические процессы, коэффициент стабильности гомеостаза, продолжительность постнатальных периодов жизни, сопровождалось более значимым влиянием на популяционную скорость старения и время удвоения силы смертности и существенно тормозило развитие спонтанных новообразований.

8. Методика комплексной оценки влияния световых режимов и исследуемых препаратов на продолжительность жизни и спонтанный канцерогенез у крыс с регистрацией в течение жизни промежуточных показателей гомеостаза и биомаркеров старения (потребление корма и воды; масса тела; диурез; эстральный цикл; поведенческие реакции; физическая и умственная работоспособность; уровень свободнорадикальных процессов в тканях; показатели жирового, углеводного, белкового и электролитного обменов; гормональный статус) позволила с большой степенью надежности изучить эффекты различных режимов освещения, мелатонина и эпиталона.

практические рекомендации

Применение в геронтологии и гериатрии разработанной методики комплексной оценки влияния различных режимов освещения и применения препаратов на старение, показатели гомеостаза и развитие спонтанного канцерогенеза с использованием методов многофакторного дисперсионного и регрессионного анализа целесообразно в других исследованиях для выявления факторов риска возникновения возрастной патологии и новообразований.

Предложенный метод комплексной оценки является адекватным и оптимальным, что позволяет экстраполировать полученные результаты на человека, а выявленные закономерности следует учитывать при идентификации факторов риска ускоренного старения.

Разработка научно-обоснованных мер профилактики ускоренного старения человека в группах повышенного риска (лица, проживающие в северных районах России или работающие при инвертированном освещении) с использованием препаратов эпифиза позволит улучшить отдаленный прогноз и качество жизни пожилых, а также будет способствовать замедлению возрастных изменений органов и систем.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в журнале по перечню ВАК

Министерства образования и науки Российской Федерации:

1. Виноградова И.А. Влияние различных световых режимов на показатели биологического возраста и развитие возрастной патологии у крыс // Мед. академ. журнал. - 2005. -Т. 5, №2. - Прилож. 6. - С. 16-18.

2. Влияние световых режимов на показатели биологического возраста и возрастную патологию / И.А. Виноградова, А.И. Шевченко // Мед. академ. журнал. - 2005. - Т. 5, №3. - Прилож. 7. - С. 18-20.

3. Влияние световых режимов, гормонов эпифиза и возраста на антиоксидантную систему крыс/В.А. Илюха, И.А. Виноградова, А.С. Федорова, А.Н. Вельб //Мед. академ. журнал. - 2005. - Т. 5, №3. - Прилож. 7. - С. 29-31.

4. Влияние световых режимов и гормонов эпифиза на изоферментные спектры лактатдегидрогеназы гомогенатов органов 18-месячных крыс / А.Р. Унжаков, В.А. Илюха, Е.А. Хижкин, И.А. Виноградова //Мед. академ. журнал. - 2005. - Т. 5, №3. - Прилож. 7. - С. 38-40.

5. Возрастные особенности лейкоцитарной формулы и морфометрических параметров лимфоцитов крови крыс при различных режимах освещения / Л.Б. Узенбаева, И.А. Виноградова, В.А. Илюха, А.Г. Голубева, С.А. Коросов, А.В. Чуров // Мед. академ. журнал. - 2005. - Т. 5, №3. - Прилож. 7. - С. 36-38.

6. Виноградова И.А. Сравнительное изучение влияния мелатонина и эпиталона на долговременную память у крыс при старении в условиях челночного лабиринта // Эксперим. и клиническая фармакология. - 2006. - Т. 69, №6. - С. 13-16.

7. Виноградова И.А. Сравнительное изучение влияния различных световых режимов на психоэмоциональные проявления и двигательную активность у крыс // Вест. Новосибирского государственного университета. Серия: Биология, клиническая медицина. - 2006. - Т. 4, Вып. 2. - С. 69-77.

8. Рендаков Н.Л. Влияние возраста, различных режимов освещения, мелатонина и эпиталона на активность лизосомальных протеиназ в печени и почках крыс / Н.Л. Рендаков, Н.Н. Тютюнник, И.А. Виноградова // Успехи геронтологии. - 2006. - Вып. 19. - С. 72-78.

9. Влияние мелатонина и эпиталона на антиоксидантную систему крыс зависит от светового режима / И.А. Виноградова, В.А. Илюха, Т.Н. Ильина, Л.Б. Узенбаева, А.С. Федорова//Патол. физиол. и эксперим. терапия. - 2006. - №3. - С. 22-26.

10. Виноградова И.А. Влияние светового режима на возрастную динамику эстральной функции и уровня пролактина в сыворотке крови у крыс / И.А. Виноградова, И.В. Чернова //Успехи геронтологии. - 2006. -Вып. 19. -

11. С. 60-65.

12. Свечкина Е.Б. Влияние световых режимов, мелатонина и эпиталона на активность панкреатической и кишечной амилаз у крыс разного возраста / Е.Б. Свечкина, Н.Н. Тютюнник, И.А. Виноградова//Успехи геронтологии. - 2006. - Вып. 19. - С. 66-71.

13. Возрастные изменения лейкоцитарной формулы и морфометрических параметров больших гранулярных лимфоцитов крови крыс при различных режимах освещения / Л.Б. Узенбаева, И.А. Виноградова, А.Г. Голубева, А.В. Чуров, В.А. Илюха//Успехи геронтологии. - 2006. - Вып. 19. - С. 79-84.

14. Анисимов В.Н. Световой режим, мелатонин и риск рака / В.Н. Анисимов, И.А. Виноградова // Вопросы онкологии. - 2006. - Т. 52, №5. - С. 491-498.

15. Виноградова И.А. Влияние светового режима на развитие метаболического синдрома у крыс в процессе старения /И.А. Виноградова/ Успехи геронтологии. - 2007. - Т. 20, №2. - С. 70-75.

16. Виноградова И.А. Сравнительное изучение влияния светового режима, мелатонина и эпиталона на двигательную активность и психоэмоциональные проявления у крыс / И.А. Виноградова//Вест. Росс. университета дружбы народов. Серия Медицина. - 2007. - №1. - С. 17-27.

17. Виноградова И.А. Световые режимы и овуляторная функция у крыс в онтогенезе / И.А. Виноградова, И.В. Чернова//Росс. физиол. журнал

18. им. И. М. Сеченова. - 2007. - Т. 93, №1. - С. 1382-1390.

19. Влияние светового режима и мелатонина на гомеостаз, продолжительность жизни и развитие спонтанных опухолей у самок крыс / И.А. Виноградова, А.В. Букалев, М.А. Забежинский, А.В. Семенченко, В.Н. Анисимов // Успехи геронтологии. - 2007. - Т. 20, №4. - С. 40-47.

20. Влияние светового режима на развитие спонтанных опухолей у самок крыс / И.А. Виноградова, А.В. Букалев, М.А. Забежинский, А.В. Семенченко, В.Н. Анисимов//Вопросы онкологии. - 2007. - Т.53, №5. - С. 554-561.

21. Возрастные изменения физической работоспособности и некоторых биохимических показателей мышц крыс под влиянием световых режимов и препаратов эпифиза / И.А. Виноградова, В.А. Илюха, А.С. Федорова, Е.А. Хижкин, А.Р. Унжаков, В.Д. Юнаш//Успехи геронтологии. - 2007. - Т. 20, №1. - С. 66-73.

22. Влияние пептида Ala-Glu-Asp-Gly на продолжительность жизни и развитие спонтанных опухолей у самок крыс при различных световых режимах / И.А. Виноградова, А.В. Букалев, М.А. Забежинский, А.В. Семенченко, В.Х. Хавинсон, В.Н. Анисимов // Бюл. эксперим. биол. и мед. - 2007. - Т. 144, №12. - С. 676-681.

23. 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 // Вопросы онкологии. - 2008. - Т.54, №1. - С. 70-77.

24. Геропротекторный эффект пептида Ala-Glu-Asp-Gly у самцов крыс, содержавшихся при разных режимах освещения / И.А. Виноградова, А.В. Букалев, М.А. Забежинский, А.В. Семенченко, В.Х. Хавинсон, В.Н. Анисимов // Бюл. экспериментальной биологии и медицины. - 2008. - Т. 145, №4. - С. 455-460.

Монографии

25. Анисимов В.Н. Старение женской репродуктивной системы и мелатонин / В.Н. Анисимов, И.А. Виноградова. - СПб: Изд-во «Система», 2008. - 44 с.

Статьи

26. Двигательная активность, психоэмоциональные проявления и исследовательское поведение у крыс при нарушениях циркадианного ритма / И.А. Виноградова, А.И. Горанский, А.И. Шевченко, И.В. Чернова, В.Д. Юнаш // Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции. - Пятигорск, 2004. - Вып. 59. - С. 258-260.

27. Виноградова И.А. Влияние препаратов эпифиза на возрастные особенности статической и динамической работоспособности у крыс при нарушении фотопериодизма / И.А. Виноградова, В.Д. Юнаш // Вестник Воронежского государственного университета. - 2006. - №1. - С. 191-196.

28. Melatonin as antioxidant, geroprotector and anticarcinogen / V.N. Anisimov, I.G. Popovich, M.A. Zabezhinski, S.V. Anisimov, G.M. Vesnushkin, I.A. Vinogradova // Biochimica and Biophysica Acta. - 2006. - Vol. 1757. - P. 573-589.

Тезисы

29. Горанский А.И. Влияние освещенности Европейского Севера на водно-солевой обмен и функцию почек / А.И. Горанский, И.А. Виноградова, Е.Ю. Барсукова // Росс. Физиол. журнал им. И. М. Сеченова. - 2004. - Т. 87, №8. - С. 98.

30. Возрастные особенности липидного и углеводного обменов в условиях избыточного по времени освещения / И.А. Виноградова, В.И. Кустова, М.Н. Левченко, И.В. Чернова // III Международная конф. "Механизмы функционирования висцеральных систем": Тез. докл. - СПб, 2003. - С. 54-55.

31. Экологические особенности биохимических параметров при сезонной адаптации к удлиненному световому дню / И.А. Виноградова, В.И. Кустова, И.В. Чернова, И.А. Брайнина, А.И. Шевченко // III Международная научная конференция "Состояние биосферы и здоровье людей": Тез. докл. - Пенза, 2003. - С. 23-25.

32. Влияние препаратов эпифиза на физическую работоспособность и выносливость крыс в эксперименте / И.А. Виноградова, А.И. Горанский, В.Д. Юнаш, А.И. Шевченко, И.В. Чернова, И.А. Брайнина, Е.Ю. Барсукова// 11-й Российский национальный конгресс "Человек и лекарство": Тез. докл. - М., 2004. - С. 772-773.

33. Влияние световых режимов на показатели эстральной функции / И.А. Виноградова, А.И. Горанский, Е.Ю. Барсукова, А.И. Шевченко, И.В. Чернова, И.А. Брайнина // Матер. второго международного симпозиума "Проблемы ритмов в естествознании". - М., 2004. - С. 489-491.

34. Возрастная динамика эстральной функции у крыс при различных световых режимах / И.А. Виноградова, И.В. Чернова, А.И. Горанский, И.Ф. Шипилова // Матер. VI международного симпозиума «Биологические механизмы старения». - Харьков, 2004. - С. 38-39.

35. Горанский А.И. Влияние освещенности на возрастные особенности функций почек у крыс / А.И. Горанский, И.А. Виноградова, Е.Ю. Барсукова // Бюл. Сибирской медицины. - 2005. - Т. 4, прилож. 1. - С. 54.

36. Влияние эпиталона и мелатонина на тиреотропную активность гипофиза и функцию щитовидной железы / И.А. Виноградова, А.И. Шевченко, А.И. Горанский, И.В. Чернова, Л.А. Петлицкая, В.В. Ромашина // 12-й Российский национальный конгресс "Человек и лекарство": Тез. докл. - М., 2005. - С. 742-743.

37. Чернова И.В. Возрастная динамика эстрального цикла у крыс в условиях Северо-Запада России / И.В. Чернова, И.А. Виноградова, Л.А. Петлицкая // Успехи современного естествознания. - 2005. - №8. - С. 32-33.

38. Виноградова И.А. Перспективы внедрения эпиталона с целью профилактики возрастной патологии / И.А. Виноградова, И.В. Чернова // Пятая международная конференция «Клинические исследования лекарственных средств»: Тезисы докладов. - М., 2005. - С. 40-41.

39. Виноградова И.А. Влияние мелатонина и эпиталона на долговременную память у крыс при старении // Конференция «Перспективы фундаментальной геронтологии». - СПб, 2006. - С. 26-28.

40. Влияние мелатонина и эпиталона на возрастные изменения антиоксидантной системы печени крыс при различных световых режимах / Т.Н. Ильина, И.А. Виноградова, В.А. Илюха, А.С. Федорова, В.Н. Анисимов // Матер. международной научной конференции «Свободные радикалы, антиоксиданты и старение». - Астрахань, 2006. - С. 123-127.

41. Чернова И.В. Влияние мелатонина на эстральный цикл крыс в условиях Европейского Севера / И.В. Чернова, И.А. Виноградова // Научный вестник Ханты-Мансийского государственного медицинского института. - 2006. - №1. - С. 133-134.

42. Чернова И.В. Десинхроноз и эстральный цикл у крыс / И.В. Чернова, И.А. Виноградова // XIII международное совещание и VI школа по эволюционной физиологии: Тез. докладов. - СПб, 2006. - С. 233-234.

43. Зависимость уровня пролактина от сезонных колебаний освещенности / И.А. Виноградова, И.В. Чернова, А.И. Шевченко, И.А. Брайнена // 13-й Российский национальный конгресс "Человек и лекарство": Тезисы докладов. - М., 2006. - С. 456.

44. Световой режим, мелатонин и развитие новообразований / В.Н. Анисимов, Д.А. Батурин, И.Н. Алимова, М.А. Забежинский, И.Г. Попович, И.А. Виноградова, Д.Г. Бениасшвили, М. Провинчиали, К. Франчески // Матер. всероссийской научн. конф. «Перспективные направления использования лабораторных приматов в медико-биологических исследованиях». - Сочи, 2006. - С. 301-303.

45. Анисимов В.Н. Световые режимы, мелатонин и риск рака / В.Н. Анисимов, И.А. Виноградова // Матер. Международной конф. «Погода и биосистемы». - СПб, 2006. - С. 56-57.

46. Виноградова И.А. Влияние светового режима и препаратов эпифиза на развитие спонтанных опухолей у крыс / И.А. Виноградова, А.В. Букалев // Вопросы онкологии. - СПб, 2007. - Т. 53, №1. - С. 9.

47. Виноградова И.А. Влияние эпиталона на продолжительность жизни (экспериментальное исследование) / И.А. Виноградова, А.В. Букалев, В.Д. Юнаш // Матер. международного конгресса «Социальная адаптация, поддержка и здоровье пожилых людей в современном обществе». - СПб, 2007. - С. 56-57.

48. Виноградова И.А. Мелатонин в профилактике возрастной патологии, связанной с нарушением светового режима (экспериментальные исследования)/И.А. Виноградова, А.И. Горанский // 14-й Российский национальный конгресс "Человек и лекарство": Тез. докл. - М., 2007. - С. 808-809.

49. Виноградова И.А. Мелатонин замедляет развитие метаболического синдрома у крыс в условиях нарушенного циркадианного ритма / И.А. Виноградова, А.И. Горанский//Сибирский консилиум: медико-фармацевтический журнал. - № 7, 2007. - С. 97.

50. Виноградова И.А. Нарушение функциональных периодов развития под влиянием постоянного освещения/И.А. Виноградова, В.Д. Юнаш//

51. V Всероссийская конф. с международным участием, посвященная 100-летию со дня рождения академика В.Н. Черниговского «Механизмы функционирования висцеральных систем»: Тез. докл. - СПб, 2007. - С.68-69.

52. Букалев А.В. Онкопротекторные свойства мелатонина в условиях светового режима Северо-Запада России / А.В. Букалев, И.А. Виноградова // Сибирский консилиум: медико-фармацевтический журнал. - № 7, 2007. -

53. С. 167-168.

54. Перспективы применения мелатонина для профилактики преждевременного старения и канцерогенеза / В.Н. Анисимов, М.А. Забежинский, И.Г. Попович, И.А. Виноградова, Г.М. Веснушкин // 14-й Российский национальный конгресс "Человек и лекарство": Тез. докл. - М., 2007. - С. 604.

55. Анисимов В.Н. Световой режим и риск рака: механизмы и пути профилактики / В.Н. Анисимов, И.А. Виноградова // XII-й Международный симпозиум «Эколого-физиологические проблемы адаптации»: Тез. докл. - М., 2007. - С. 36-38.

56. Виноградова И.А. Световой режим, мелатонин и старение / И.А. Виноградова// Всероссийская научно-практическая конф. «50 лет мелатонину: итоги и перспективы исследований»: Тез. докладов. - СПб, 2008. - С. 9-10.

57. Влияние мелатонина на показатели гомеостаза, развитие спонтанных опухолей и продолжительность жизни у крыс при нарушении фотопериодической системы головного мозга / И.А. Виноградова, А.В. Букалев, В.Н. Анисимов, М.А. Забежинский, А.В. Семенченко // Вопросы онкологии. - 2008. - Т. 54, №2. - С. 8.

58. Барсукова Е.Ю. Возрастные особенности функций почек у зрелых и старых крыс / Е.Ю. Барсукова, А.И. Горанский, И.А. Виноградова // Фундаментальные исследования. - 2008. - №1. - С. 99.

59. Мелатонин: перспективы применения для профилактики преждевременного старения и развития новообразований / В.Н. Анисимов, М.А. Забежинский, И.Г. Попович, И.А. Виноградова, А.В. Букалев, Г.М. Веснушкин, Н.А. Плотникова // 15-й Российский национальный конгресс "Человек и лекарство": Тез. докл. - М., 2008. - С. 579-580.

60. Age Differences of Water-Salt Metabolism in the Conditions of the European North / I.A. Vinogradova, E.Y. Barsukova, A.I. Goranski, I.V. Chernova, А.I. Shevchenko // International Symposium «Living and working in the North»: Abstr. - Kostomus, 2003. - С. 141-142.

61. Vitamins A, E and antioxidants enzymes in rat liver and heart under different light and geroprotectors influence / T. Ilyina, V. Ilyukha, T. Ruokolaynen, I. Vinogradova // 10 Symposium «Vitamins and Additives»: Abstr. - Jena, Germany, 2005. - P. 58.

62. Effect of melatonin on life span and carcinogenes / V.N. Anisimov, I.G. Popovich, M.A. Zabezhinski, I.N. Alimova, D.A. Baturin, S.A. Musatov, S.V. Rosenfeld, N.A. Plotnikova, G.M. Vesnushkin, I.A. Vinogradova // 4th Bologna International Meeting «Affective, Behavior and Cognitive Disorders in the Elderly - ABCDE»: Abstr. - Bologna, 2006. - P. 46.

63. Melatonin as antioxidant, geroprotector and anticarcinogen: limitation and perspectives of clinical applicability / V.N. Anisimov, I.G. Popovich, M.A. Zabezhinski, S.V. Anisimov, A.V. Arutjunyan, S.V. Mylnikov, G.M. Vesnushkin, I.A. Vinogradova // 14-th European Bioenergetics Conference: Abstr. - Moscow, 2006. - С.107-108.