Автореферат и диссертация по медицине (14.00.53) на тему:Влияние светового режима, мелатонина и пептида эпифиза на возрастную динамику эстральной функции у самок крыс

На правах рукописи 003458139

ЧЕРНОВА Ирина Викторовна

ВЛИЯНИЕ СВЕТОВОГО РЕЖИМА, МЕЛАТОНИНА И ПЕПТИДА ЭПИФИЗА НА ВОЗРАСТНУЮ ДИНАМИКУ ЭСТРАЛЬНОЙ ФУНКЦИИ У САМОК КРЫС

14.00.53 — геронтология и гериатрия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

2 г

Санкт-Петербург - 2008

003458139

Работа выполнена на кафедре фармакологии ГОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет» (г. Петрозаводск), в НИИ онкологии им. проф. H.H. Петрова Минздравсоцразвития РФ.

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Анисимов Владимир Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Кветная Татьяна Викторовна

доктор медицинских наук, профессор Евсюкова Инна Ивановна

Ведущая организация:

ГОУ ДПО «Санкт-Петербургская медицинская академия последипломного образования» ФАЗСР

Защита диссертации состоится 08 г. в<£^5часов на заседании

диссертационного совета Д601.0Ш.01 при Санкт-Петербургском институте биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН по адресу: 197110, Россия, Санкт-Петербург, пр. Динамо, д.З

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Санкт-Петербургского института биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН (197110, Россия, Санкт-Петербург, пр. Динамо, д.З).

Автореферат разослан

Ученый секретарь Диссертационного совета кандидат биологических наук, доцент

Козина Л.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Смена дня и ночи - важный регулятор физиологических ритмов организма, особенно процессов, протекающих циклически (ритмически) [Reppert S.M., Weaver D.R., 2002; Bell Pedersen D. et al., 2005]. Репродуктивная функция женского организма находится под контролем циркадианной системы, представленной супрахиазматическими ядрами гипоталамуса, сосудистым органом концевой пластинки и шишковидной железой [Van der Beek Е.М., 1996; Barbacka-Surowiak G. at al., 2003; Prata Lima M. et al., 2004].

Изобретение электричества кардинально изменило световой режим. Воздействие света ночью - световое загрязнение принимает все большие размеры в масштабах всей планеты, что сопровождается серьезными расстройствами репродуктивного здоровья [Анисимов В.Н., Виноградова И.А., 2006].

В результате потенцированной световым загрязнением ановуляции у женщин развивается дисменорея, ускоряется возрастное выключение репродуктивной функции [Анисимов В.Н., Виноградова И.А., 2006; Lin M.С. et al., 1990; Chung F.F. et al., 2005]. Особенно повышен риск развития ановуляторных циклов и гиперпластических процессов у женщин, работающих по ночам (сменные операторы на телеграфе и радио, медицинские сестры, стюардессы, диспетчеры, продавцы круглосуточных магазинов и т. д.), у людей, страдающих бессонницей [Lin М.С. et al., 1990; Chung F.F. et al., 2005].

Клиническими наблюдениями установлено, что нарушения репродуктивной функции у женщин, вызванные воздействием неблагоприятных факторов внешней среды, - обусловлены дисфункцией гипоталамо-гипофизарно-гонадных отношений [Айламазян Э.К., 1991; 1997]. Обследование женщин с бесплодием установило важное клиническое значение эпифиза и его гормона мелатонина (ингибитора оси гипоталамус-гипофиз-гонады) в развитии нарушений центральных механизмов регуляции репродуктивной функции [Фаттахова Ф.А. и др., 1998].

Согласно гипотезе «циркадной деструкции», ночное освещение нарушает эндогенный циркадианный ритм, подавляет ночную секрецию эпифизарного мелатонина [Gracham С. Et al., 2001; Stevens R.G., 2006], который угнетает секрецию гонадолиберина гипоталамусом и гонадотропинов передней долей гипофиза, ингибируя при этом деятельность гонад. В результате повышается уровень женских половых гормонов, увеличивается уровень ФСГ, снижается количество ЛГ [Анисимов В.Н. и др., 2003]. Выработка гонадотропинов и прогестерона при круглосуточном освещении происходит ациклически, развивается синдром персистирующего эструса (ановуляция), в яичниках появляются фолликулярные кисты, гиперплазия тека-ткани, при этом желтые тела отсутствуют [Ирд Е.А., 1966; Лазарев Н.И. и др., 1976], в матке наблюдаются гиперпластические процессы [Ирд Е.А., 1966; Смирнова И.О., 1966; Анисимов В.Н., 1971]. Важная роль светового режима в регуляции

эстральной функции подтверждается результатами противоположного характера, полученными при изучении влияния световой депривации на слепых животных [Смирнова И.О., 1969; Батурин Д.А. и др., 2004; Arendt J., 1985]. R.G.Stevens и M.S. Rea (2001) подчеркнули, что женщины являются более чувствительными к подавляющим эффектам света на продукцию мелатонина, чем мужчины.

Модифицирующее действие постоянного освещения на эстральную функцию изучено многими учеными [Савченко О.Н. и др., 1987; АнисимовВ.Н. и др., 2002; Van der Beek Е.М., 1996; Prata Lima M.F. et al„ 2004]. Однако влияние сезонных колебаний освещенности, как естественного нарушения циркадианного ритма, исследовано недостаточно.

Проблема нарушенных циркадианных ритмов наиболее актуальна для жителей Северо-Запада России, а также для всех стран Европейского Севера, учитывая своеобразную фотопериодичность в этих регионах. На Северо-Западе России короткий световой день в осенне-зимний период (до 4-х часов), при этом большая часть населения подвергается избыточному искусственному освещению, в весенне-летний период длинный световой день (особенно с середины мая до середины июля — 24 часа, «белые ночи»). В высоких широтах - «полярная ночь» и «полярный день». Следует отметить, что одновременно с воздействием сезонных колебаний светового режима на функционирование репродуктивной системы оказывают влияние околосуточные ритмы.

С учетом масштабности светового загрязнения целесообразна разработка профилактических направлений в этой области. Наряду с гормоном эпифиза -мелатонином, перспективой профилактики вредного воздействия постоянного освещения на организм является применение пептидов эпифиза - эпиталамина и его синтетического аналога эпиталона, которые стимулируют ночную секрецию эпифизом мелатонина у взрослых и старых крыс, уменьшают порог чувствительности гипоталамо-гипофизарной системы к ингибирующему действию эстрогенов [Анисимов В.Н. и др., 2003].

Изучение расстройств центральных механизмов регуляции репродукции, обуславливающих передачу сигнала от супрахиазматических ядер к преоптической области и срединному возвышению гипоталамуса, в которых осуществляется синтез и секреция гонадолиберина [Арутюнян A.B. и др., 2003], а также разработка методов патогенетической терапии являются одними из основных направлений научных исследований, учитывая, что данные о суммарном воздействии сезонных и околосуточных колебаний освещенности в различных регионах на репродуктивную сферу недостаточны, а исследование геропротекторов далеко от завершения. Грызуны являются адекватной моделью для изучения влияния сезонного десинхроноза Северо-Запада России на женскую репродуктивную функцию.

Цели и задачи исследования

Целью диссертационного исследования было изучение воздействия сезонных и циркадианных биоритмов Северо-Запада России на эстральный цикл крыс и выявление возможностей фармакологической коррекции возникающих отклонений мелатонином

и эпиталоном.

Для достижения поставленной цели были последовательно решены следующие экспериментальные задачи:

1. Доказать, что сезонные биоритмы Северо-Запада России влияют на возрастную динамику овариального цикла у крыс.

2. Изучить воздействие «белых ночей» на половое созревание самок крыс.

3. Изучить воздействие естественного десинхроноза Северо-Запада России на эстральную функцию у крыс в онтогенезе.

4. Установить влияние мелатонина на овуляторную функцию крыс в условиях фотопериодизма Северо-Запада России.

5. Установить влияние эпиталона на репродуктивную систему самок крыс в условиях фотопериодизма Северо-Запада России.

6. Установить, что в период гипофункции эпифиза на широте г. Петрозаводска (62°) с апреля по октябрь мелатонин и эпиталон оказывают регулирующее и геропротекторное воздействие на репродуктивную систему самок крыс, превалирующее над неблагоприятным в период гипер/нормофункции эпифиза с ноября по март.

Научная новизна работы

В диссертационной работе впервые дается характеристика возрастных изменений эстральной функции у крыс, которые содержались в условиях различных световых режимов в течение двух лет (постоянное освещение, естественное освещение Северо-Запада России, постоянная темнота).

Впервые получены экспериментальные данные о стимуляции преждевременного полового созревания у животных в период «белых ночей».

Установлено, что годовые биологические ритмы Северо-Западного региона ускоряют старение с сопутствующей ему возрастной патологией в репродуктивной сфере самок крыс. Выявлено, что интенсификация процесса старения наблюдается с апреля по октябрь.

Впервые изучено влияние мелатонина и эпиталона при различных световых режимах, в том числе в условиях Северо-Запада России, на эстральную функцию крыс. Установлено, что мелатонин и пептид эпифиза обладают однонаправленным действием с недостоверной разницей на функционирование репродуктивной системы самок крыс при различных световых режимах.

Впервые доказано, что мелатонин и эпиталон на широте г. Петрозаводска (62 □) с апреля по октябрь (гипофункция эпифиза) оказывают выраженное регулирующее и геропротекторное действие на репродуктивную систему крыс,

превалирующее над неблагоприятным влиянием в период гипер/нормофункции шишковидной железы с ноября по март.

Впервые установлено, что постоянный прием мелатонина и эпиталона оказывает адаптирующее воздействие на возрастную динамику эстрального цикла у крыс в условиях сезонного десинхроноза на широте г. Петрозаводска (62°), сглаживая резкие колебания показателей астральной функции в течение года, стимулированные перепадами естественного освещения.

Теоретическое и практическое значение работы

Полученные нами данные являются теоретической основой для более полного понимания роли эпифиза - как светочувствительной железы, особенно по отношению к овуляторной функции организма. Результаты исследования подтверждают ускорение старения репродуктивной системы под влиянием своеобразного фотопериодизма Северо-Запада России.

В ходе эксперимента установлена целесообразность и безопасность применения мелатонина и эпиталона для фармакологической коррекции возрастных нарушений овуляторной функции.

Полученные данные позволят продолжить изучение эффектов мелатонина и эпиталона в клинических условиях для выявления возможных путей профилактики преждевременного старения репродуктивной системы, особенно в группах повышенного риска - у женщин, проживающих в северных климатогеографических зонах России или работающих при инвертированном освещении.

Апробация и реализация диссертации

Основные результаты исследования доложены на различных форумах:

III и IV Всероссийской конференции с международным участием «Механизмы функционирования висцеральных систем», СПб (2003, 2005); International Symposium "Living and working in the North", Kostomus (2003); III Международной научной конференции «Состояние биосферы и здоровье людей», Пенза (2003); II Международном симпозиуме «Проблемы ритмов в естествознании», Москва (2004); VII Всероссийской медико-биологической конференции молодых исследователей, СПб (2004); XI Международной научной конференции студентов, аспирантов и ученых «Ломоносов» (2004); XI, XII и XIII Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство», Москва (2004; 2005; 2006); II Международном симпозиуме «Проблемы адаптации человека к экологическим и социальным условиям Севера», Сыктывкар (2004); VI Международном симпозиуме «Биологические механизмы старения», Харьков (2004); V и VI Конгресс Молодых ученых и специалистов «Науки о человеке», Томск (2004, 2005); Региональном симпозиуме «Горизонты геронтологического и православного медицинских общественных движений», Сыктывкар (2005); Симпозиуме «Старение и рак», Кондопога (2005); V Международной конференции «Клинические исследования

лекарственных средств», Москва (2005); I, II научно-практической геронтологической конференции с международным участием «Пушковские чтения», СПб (2005, 2006); XIII Международном совещании и VI школе по элевационной физиологии, СПб (2006); Международном научном симпозиуме «Актуальные проблемы адаптации в условиях Севера», Ханты-Мансийск (2006); III Региональной научно-практической конференции СевероЗападного федерального округа «Проблемы геронтологии и гериатрии», СПб (2006); Научно-практическом семинаре КНМЦ РАМН «Мелатонин в клинике внутренних болезней», Кондопога (2006).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 20 научных работ, из них

7 статей, 3 из которых - в рецензируемых журналах (по перечню ВАК Минобрнауки РФ), 13 - в виде тезисов докладов.

Работа поддержана грантами РФФИ 2004-2006 №04-04-49168-а «Влияние светового режима на показатели биологического возраста, продолжительность жизни, возрастную патологию и их фармакологическая коррекция»; РГНФ 2004-2006 № 04-06-00120а «Белые ночи на Европейском Севере - как фактор, нарушающий функцию репродуктивной системы. Возможности фармакологической коррекции»; РГНФ-Север 2004-2006 № 04-06-49602 а/с «Модельное исследование адаптационных возможностей организма при изменении циркадианных ритмов в течение годового цикла при проживании в северных климатогеографических зонах».

Связь с планом НИР

Диссертационная работа является научной темой, выполняемой по основному плану НИР ГОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет» и НИИ онкологии им. H.H. Петрова Минздравсоцразвития РФ.

Объем и структура диссертации

Работа изложена на 137 листах машинописного текста, включает

8 таблиц, 14 рисунков. Состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, результатов собственного исследования (2 главы), обсуждения результатов, выводов, списка литературы (всего 218 наименований, из них 92 - отечественных, 126 - иностранных).

Основные положения, выносимые на защиту

1. В период «белых ночей» у самок крыс происходит преждевременное половое созревание.

2. Северо-Западный десинхроноз нарушает астральный цикл у крыс, ускоряя старение репродуктивной системы.

3. Постоянный прием пептида эпифиза или мелатонина оказывает адаптирующее воздействие на возрастную динамику овуляторного цикла у крыс в условиях сезонного десинхроноза на широте г. Петрозаводска (62"),

сглаживая резкие колебания показателей астральной функции в течение года, стимулированные перепадами естественного освещения.

4. Мелатонин и эпиталон на широте г. Петрозаводска (62°) с апреля по октябрь (гипофункция эпифиза) оказывают регулирующее и выраженное геропротекторное действие на репродуктивную систему самок крыс, превалирующее над неблагоприятным влиянием в период гипер/нормофункции шишковидной железы с ноября по март.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования выполнены на 250 крысах-самках ЛИО, собственной разводки, родившихся в конце апреля - начале мая 2003 года. Первоначально животные были получены в НИИ онкологии им. H.H. Петрова (Санкт-Петербург). Крыс содержали в стандартных пластмассовых клетках при температуре воздуха 21~23°С. Они получали сбалансированный гранулированный корм и питьевую воду без ограничения. Работа выполнена с соблюдением принципов гуманности, изложенных в директиве Европейского Сообщества (86/609/ЕС).

В 25-дневном возрасте крыс рандомизировано разделили на 4 равные группы. Первая группа животных находилась в условиях естественного освещения (NL), учитывались особенности годовой фотопериодичности Северо-Запада России. При данном режиме освещенность определялась сезоном года: зимой минимальная продолжительность дня составляла 4 часа, а летом - достигала 24 часов («белые ночи»). Также освещенность в помещении менялась в течение суток (на уровне клеток в утренние часы -50 - 200 лк, днем - до 1000 лк в ясный и 500 лк в пасмурный день, к вечеру -от 150-500 лк).

Вторая группа крыс содержалась при круглосуточном освещении (LL) лампами дневного света - 750 лк на уровне клеток. Третья группа крыс находилась в условиях искусственно созданного фиксированного режима освещения (LD): 12 ч. свет - 750 лк /12 ч. темнота. Четвертая группа животных - в условиях световой депривации (DD) - 0-0,5 лк, все манипуляции с животными проводили при тусклом красном свете. Для измерения освещенности помещений использовали люксметр "Ф-107" (Россия).

В возрасте 4 месяцев крыс первых 3 групп разделили на 3 подгруппы. Крысы первой подгруппы получали 5 дней в неделю с питьевой водой в ночное время мелатонин (N-ацетил-5-метокситриптамин) в дозе 10 мг/л (Sigma; США). Животным второй подгруппы вводили подкожно 5 дней в неделю ежемесячно в утренние часы эпиталон (Ala-Glu-Asp-Gly), синтезированный в СПб Институте биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН, в дозе 0,1 мкг на крысу в 0,1 мл физиологического раствора. Крысы третьей подгруппы являлись

контрольными, половина из них получала питьевую воду в ночное время, другая половина - подкожные утренние инъекции физиологического раствора по 0,1 мл 5 дней в неделю ежемесячно (Polfa; Польша).

Влияние различных режимов освещения и геропротекторов оценивали по времени открытия влагалища и картине овариальных циклов. Эксперимент проводился в течение 20-и месяцев. У всех крыс путем осмотра фиксировали время открытия влагалища, начиная с 25-дневного возраста. В 3, 5, 8, 11, 14, 17 и 20-месячном возрасте у крыс всех групп ежедневно в течение 2-х недель брали влагалищные мазки для изучения эстральной функции по общепринятой методике [Кабак Я.М., 1968]. Свежеприготовленные мазки изучали под бинокулярным микроскопом, оценивая следующие параметры: длительность эстрального цикла; соотношение фаз овуляторного цикла (Э/Д); относительное количество коротких (<5 дней), средних (5-7 дней) и длинных (> 7 дней) циклов; относительное число животных с иррегулярными циклами.

Для более полной оценки овуляторной функции после взятия мазка у каждой крысы в те же сроки измеряли ректальную температуру с помощью медицинского электротермометра ТПЭМ-1 (КМИЗ, Россия). Спустя две недели ежедневных измерений рассчитывали среднюю температуру для каждого животного без учета фаз эстрального цикла, а также среднюю ректальную температуру в фазы эструса и диэструса.

В 6, 12, 18 и 24 месяца проводили плановые заборы образцов тканей матки и яичников для морфологического исследования, также материал забирали после вскрытия животных павших или забитых в состоянии крайней слабости.

Анализ данных проводился в среде интегрированных пакетов статистических программ STATGRAPH, STADIA, EXCEL общепринятыми методами вариационной статистики [Зайцев Т.Н., 1991]. Достоверность результатов оценивали по t-критерию Стьюдента и методом

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Влияние удлиненного светового дня (как естественного, так и искусственного) установлено нами уже в ювенильный период. Половое созревание у животных, находящихся в условиях LD, приближенных к физиологическим, наступало в среднем на 43-й день жизни, что соответствует литературным данным [Лазарев Н. И. и др., 1976; Гладкова А. И. и др., 1992].

У крыс, содержащихся в условиях NL, период полового созревания совпал с периодом «белых ночей». При данном режиме, так же как и при режиме LL, наблюдалось преждевременное половое созревание, на 7-13 дней раньше по сравнению с LD режимом, что является результатом ингибирования функции эпифиза, выполняющего охранное значение в ювенильный период [Арушанян Э. Б., 2000], и снижения им выработки мелатонина при отсутствии темновой фазы суток (рис. 1). Подобные изменения наблюдали в своих исследованиях Лазарев Н. И., Смирнова И.О (1976), изучая эффект

круглосуточного электрического освещения на репродуктивную функцию крыс.

Световая депривация вызвала задержку на 8-9 дней полового развития, что связано с подавлением функции гонад эндогенным мелатонином, в избытке вырабатываемом эпифизом в темноте и оказывающим антигонадотропное действие [Батурин Д.А. и др., 2004; Arendt J., 1995].

По данным литературы [Лазарев Н. И. и др., 1976.; Махинько В. И. и др., 1977; Анисимов В. Н, и др., 2002, 2003; Van der Beek Е. М.,1996] у крыс в периоды стабильного и прогрессивного роста преобладают короткие и средние регулярные эстральные циклы, к 15-18 месяцам (период регрессивного роста) у крыс начинают появляться признаки старения репродуктивной системы: короткие эстральные циклы исчезают, появляются и преобладают длинные овуляторные циклы (более 7 дней), снижается количество регулярных эстральных циклов и появляются иррегулярные, то есть развивается синдром персистирующего эструса, переходящий в последующем в анэструс. Подобные изменения эквивалентны климактерическому синдрому у женщин [Анисимов В. Н. и др., 2002, 2003; Aschheim Р., 1976].

Анализ результатов возрастной динамики эстрального цикла выявил межгрупповые отличия. У особей, находящихся в режиме LD, короткие циклы сохранялись в течение первого года жизни, при этом достоверных изменений в продолжительности эстральных циклов не наблюдалось. С 14-месячного возраста отмечено достоверное увеличение средней длительности эстрального цикла (рис. 2). Появление иррегулярных циклов установлено в 11-месячном возрасте (поровну персистирующий эструс, псевдобеременность и анэструс), а к 20 месяцам они были представлены только анэструсом, что составило 1/3 от общего количества исследованных циклов (рис. 1).

Существенных возрастных изменений в соотношении фаз овуляторного цикла в LD режиме зафиксировано не было. Таким образом, возрастные изменения репродуктивной системы у животных режима LD появились после года жизни, то есть в период регрессивного роста, что соответствует научным данным.

В настоящее время описаны синдромы гиперфункции и гипофункции эпифиза [Арушанян Э. Б., 2000]. Условия искусственной темноты способствуют гиперфункции эпифиза, которая индуцирует гипоэстрогению, гипоплазию половых органов [Батурин Д. А. и др., 2004]. В этих условиях повышенный синтез мелатонина [Райхлин Н. Т. и др., 1976], обладающего антигонадотропным воздействием на новорожденных животных и прогонадотропным - на старых [Dilman V. М., et al., 1979], привел в наших исследованиях к замедлению старения репродуктивной системы.

После 11 месяцев в режиме DD установлено достоверное увеличение продолжительности эстрального цикла за счет исчезновения коротких и увеличения доли средних эстральных циклов, а также появление иррегулярных циклов в виде анэструса в достоверно меньшем количестве по сравнению с LD, длинные циклы были зафиксированы только после

17 месяцев (рис. 1, 2). Синдрома персистирующего эструса ни у одного животного в данной группе не наблюдалось. Существенных возрастных изменений в соотношении фаз овуляторного цикла не отмечалось, как и при режиме LD.

Световая депривация препятствовала в нашем опыте появлению фолликулярных кист яичников и гиперплазии эндометрия, что связано с повышенным уровнем ЛГ в гипофизе в темноте по сравнению режимом круглосуточного освещения [Смирнова И.О., 1969].

J.C. Hoffmann (1968), Д. А. Батурин (2001) и В. Н. Анисимов (2004) экспериментально доказали интенсификацию возрастных нарушений астральной функции под воздействием круглосуточного освещения.

Рис. 1. Возрастная динамика появления и возрастания числа иррегулярных циклов при различных режимах освещения.

3 5 8 11 14 17 20

возраст крыс (мес)

Рис. 2. Длительность астрального цикла при различных световых режимах.

В нашем исследовании признаки старения репродуктивной системы у животных, находящихся в условиях LL были зафиксированы на 6-9 месяцев раньше, чем при фиксированном режиме освещения, и были более выражены. К году жизни в LL режиме число длинных циклов составило половину от всех исследованных циклов, иррегулярные циклы появились в 3-месячном возрасте (9%) и к году жизни составили 1/3 от общего количества циклов (рис. 1), причем в структуре иррегулярных циклов преобладал персистирующий зструс над анэструсом. Соотношение фаз эстрального цикла менялось от 1:1,2 у молодых до 1:0,7 в сторону преобладания эструсов у зрелых крыс.

В течение 6-8 недель LL спровоцировало развитие фолликулярных кист в яичниках в отличие от LD режима, где подобных изменений зафиксировано не было, и индуцировало развитие к 6-12-месячному возрасту гиперпластических процессов в матке у животных с персистиругощим эструсом, что достоверно раньше, чем в контроле, где они появились к полутора годам жизни в достоверно меньшем количестве.

Аналогичное влияние круглосуточного освещения на матку и яичники было установлено в ряде других экспериментов [Ирд Е.А., 1966; Смирнова И.О., 1966; Лазарев Н.И. и др., 1976; Клочков Д.В., Беляев Д.К., 1977; Prata Lima M.F. et al., 2004]. Данное явление связано с ослаблением ингибирующего действия эстрогенов на гонадотропную функцию гипофиза [Хавинсоп В.Х., Анисимов В.Н., 2003] и угнетением функционирования эпифиза в условиях постоянного освещения, при этом в яичниках появляются фолликулярные кисты - источник гиперэстрогенизации организма, которые провоцируют развитие гиперпластических процессов в матке, обусловленных ациклической продукцией половых стероидов и гонадотропинов [Ирд Е.А., 1966; Anisimov V.N., 1971].

В ходе эксперимента впервые было установлено влияние естественного освещения Северо-Запада России на возрастную динамику овариальной функции у крыс.

Мы наблюдали посезонные изменения эстральной функции. «Белые ночи», когда отсутствует полноценная темновая фаза, вызвали гипофункцию эпифиза и, как следствие, подавили выработку мелатонина, способствуя развитию ранних возрастных изменений репродуктивной системы на первом году жизни и потенцируя их рост на втором, что соответствует научным данным о влиянии удлиненного светового дня [Анисимов В. Н. и др., 1971, 2001, 2002, 2003, 2006; Арушанян Э.Б., 2000; Комаров Ф.И. и др., 2004; Van der Beek Е.М., 1996; Reppert et al., 2002; Kjiutsson, 2003; Bell-Pedersen et al 2005; Ha M. et al, 2005; Jasser S.A. et al, 2006].

Физиологически сниженный синтез мелатонина в осенний период и одновременное укорочение световой фазы дня до 10 ч вызывало появление длинных циклов у молодых животных (рис. 2) и иррегулярных циклов (13%), число которых к году увеличилось в 2 раза (рис. 1), причем половину составил анэструс. Возможно, это объясняется довольно длительным воздействием

«белых ночей», предшествующих осеннему периоду со свойственным ему дефицитом мелатонина.

Зимой наблюдается укорочение световой фазы до 3-4 ч и, как следствие, повышается выработка мелатонина эпифизом. В этот период нами установлено некоторое замедление дальнейшего развития признаков старения репродуктивной системы. К 8-месячному возрасту (начало зимы) исчезли короткие циклы и, одновременно, отмечалось достоверное увеличение средней продолжительности эстрального цикла за счет повышения числа длинных циклов (рис. 2), уменьшилось количество иррегулярных циклов до 9% с последующим повышением данного показателя до 23% к концу марта (рис. 1).

Ускорение возрастной инволюции у зрелых крыс отмечалось с марта на фоне удлинения светового дня до 10-12 ч, что, возможно, связано со снижением чувствительности мелатониновых рецепторов после длительного периода их зимней гиперстимуляции. К июню число иррегулярных циклов достигло 38% («белые ночи»), а к 20-месячному возрасту (начало декабря) возросло до 50% от всех исследованных овуляторных циклов (рис. 1). Отмечалось изменение соотношения эструс/диэструс от 1:3 в ноябре-феврале до 1:0,9 в сторону преобладания эструса с конца марта по октябрь.

Возрастные изменения овариального цикла в условиях ЫЬ наступали на 2 месяца позднее, чем при режиме ЬЬ, что связано, по-видимому, с непродолжительным световым воздействием в осенне-зимний период в отличие от круглосуточного-круглогодичного воздействия света.

Таким образом, в режиме ЫЬ наблюдалось ускорение связанного с возрастом выключения репродуктивной функции по сравнению с животными, содержащимися в ПЭ режиме, вызванное, скорее всего, удлиненным по продолжительности световым днем (от 14 до 24-х часов) с апреля по октябрь, особенно выраженное в период «белых ночей».

У животных с персистирующим эструсом при режиме мы наблюдали развитие фолликулярных кист яичников, треть из которых, в отличие от ЬЬ режима, лютеинизировалась, что, вероятно, связано с сезонным удлинением темновой фазы дня и, как следствие, увеличением продукции ЛГ в осенне-зимний период. Гиперплазии и полипы эндометрия появились уже у молодых животных до 12-месячного возраста, достоверно раньше, чем при 1ЛЭ режиме, однако количественная разница оказалась недостоверной.

В нашем исследовании мелатонин, получаемый крысами в условиях ЬБ, способствовал более раннему появлению длинных и иррегулярных циклов, а эпиталон - длинных эстральных циклов и вызвал преждевременное увеличение средней продолжительности цикла, по сравнению с контролем (рис. ЗА, 4А). К году жизни число длинных циклов было в 2 раза больше у крыс, принимающих гормон или пептид эпифиза по сравнению с контролем. По остальным показателям достоверной разницы между группами не наблюдалось. Прогрессирование признаков старения было медленным, что привело к отсутствию достоверной разницы между группами на втором году жизни.

Вероятно, подобные изменения связаны с тем, что мелатонин и эпиталон вводились на фоне нормофункции эпифиза, при которой выработка эндогенных факторов не изменена. Известно, что применение мелатонина на фоне его нормального синтеза может повлечь ряд негативных последствий вследствие повышения его содержания в крови по сравнению с физиологическим уровнем [Арутюнян А.В. и др., 2003], а эпиталон стимулирует функцию эпифиза и ночную секрецию им мелатонина у взрослых и старых крыс [Ашэтоу й а1., 1994].

Под воздействием мелатонина и эпиталона колебания соотношения фаз цикла у разновозрастных крыс режима IX были менее выражены, отсрочено появление иррегулярных циклов в среднем на полгода (на втором году жизни их число было в 1,5-2 раза меньшим, чем в контроле), а появление длинных эстральных циклов зафиксировано на 2 месяца позднее, причем их количество составило половину от длинных циклов контроля, примечательно, что это соотношение сохранялось на протяжении всей жизни животных (рис. ЗВ). Мелатонин и эпиталон замедлили на 3 и 6 месяцев, соответственно, увеличение средней продолжительности овуляторного цикла (рис. 4Б).

Таким образом, нами установлено выраженное депримирующее влияние мелатонина и эпиталона на процессы старения репродуктивной системы, стимулированные воздействием IX, что подтвердило результаты многочисленных исследований в этой области [Лазарев Н. И. и др., 1976; Клочков Д. В. и др., 1977; Анисимов В.Н. и др., 2000; Анисимов В.Н., 20016; Батурин Д.А., 2001; Хавинсон В.Х. и др., 2003; Анисимов В.Н., 2004; ВаШпп Б. А. е1 а1., 2001; Атэтоу V. N. Л а1., 2004].

Впервые экспериментально нами установлено, что в режиме мелатонин и эпиталон оказали геропротекторное и регулирующее действие на репродуктивную систему, причем их эффекты во многом совпадали.

Сезонные колебания Э/Д в режиме Ь1Ь при приеме гормона или пептида эпифиза были менее выражены, чем в контроле, иррегулярные циклы появились на три месяца позднее по сравнению с плацебо, причем их число было в два раза меньшим (рис. 4В). Эпифизарный пептид и гормон сохраняли на 4-6 месяцев дольше наличие коротких циклов, препятствовали раннему появлению длинных циклов, зафиксированных на три месяца позднее (после 8-месячного возраста) в достоверно меньшем количестве, чем при приеме плацебо, при этом не наблюдалось скачкообразных изменений, связанных с сезонными колебаниями освещенности, характерных для 8- и 14-месячных крыс контроля. Увеличение продолжительности овуляторного цикла установлено после года жизни, в период регрессивного роста (рис. ЗБ).

Таким образом, прием мелатонина и эпиталона сглаживал резкие колебания показателей эстральной функции в течение года, препятствовал преждевременному появлению и быстрому прогрессированию признаков старения репродуктивной системы, стимулированных сезонными перепадами естественного освещения Северо-Запада России, наиболее выраженными в период «белых ночей».

Впервые нами выявлена зависимость эффектов эпифизарного пептида и гормона на остральную функцию от сезона года в условиях Северо-Запада России.

Летом, в период длинного светового дня, функция эпифиза подавлена, развивается дефицит эпифизарных факторов, что приводит к стимуляции гонад.

В нашем эксперименте животные оказались в условиях пролонгированного светового воздействия (белые ночи) дважды: в возрасте от 1,5-3,5 месяцев и в возрасте от 13-15 месяцев. На фоне приема мелатонина и эпиталона иррегулярных циклов было в 1,5 и 2 раза, соответственно, меньше, а длинных циклов - в 2 раза меньше, чем в одновозрастном контроле.

Введение с 4-месяцев мелатонина восполнило его сезонный летний дефицит, а эпиталона - стимулировало секреторную деятельность эпифиза [Гончарова и др., 2001; КЬаутэоп й а1., 2001], что предотвратило появление иррегулярных и длинных циклов у молодых животных, а на втором году жизни замедлило дальнейшее развитие признаков старения репродуктивной системы.

Осень вызывает физиологическую гипофункцию эпифиза и, следовательно, выработка эндогенного мелатонина и эпифизарных пептидов в этих условиях снижена. Наши животные осенний период пережили дважды: в 5-7- и в 17-19-месячном возрасте. Постояное введение эпиталона или мелатонина тормозило развитие возрастных изменений, сохраняя 1/4 и 1/3, соответственно, циклов короткими, препятствовало резкому повышению числа длинных циклов, на втором году жизни количество иррегулярных и длинных циклов достоверно было в 2 (эпиталон) и в 1,5 раза (мелатонин) меньше, чем при приеме плацебо.

Таким образом, введенный извне эпиталон стимулировал активность эпифиза, а введение экзогенного мелатонина компенсировало его недостаток, как и в летний период, в результате мы наблюдали ингибирование возрастной инволюции репродуктивной системы и в период прогрессивного роста животных, и на регрессивном этапе.

В условиях недостаточной функции эпифиза при старении и ряде заболеваний введение экзогенного мелатонина восстанавливает его нормальный уровень в крови и дает положительный резулыа1 [РшграоН V/. е1 а1, 1997].

Зимний период совпал с возрастом крыс от 7,5 месяцев (середина ноября) до 10,5 месяцев (конец февраля). В начале этого сезона хроническое введение эпиталона спровоцировало появление иррегулярных циклов в 7% случаев, а избыток мелатонина - в 11%, тогда как в контроле их число снизилось по сравнению с осенними показателями. К концу зимнего периода экзогенный эпиталон привел к нарастанию числа длинных и снижению в 3 раза количества коротких циклов, а мелатонин - к нарастанию длинных и исчезновению коротких эстральных циклов. Зимой выработка эпифизарных факторов увеличивается, и их экзогенное введение вызывает превышение физиологических концентраций, что, возможно, потенцировало в нашем опыте развитие возрастных нарушений эстрального цикла.

12 10 8 6 4 2 0

- к -м э

8 11 14 возраст крыс (мес)

17

20

А). Стандартное освещение ю 1 8

-к - м э

8 11 14

возраст крыс (мес)

17

20

Б). Естественное освещение 12

10 8 6 4 2 0

■к

"М

■ э

5 8 11 14 17 возраст крыс (мес)

20

В). Постоянное освещение

Рис. 3. Длительность эстрального цикла в различных условиях освещения.

Ранней весной (март) на фоне длительного введения экзогенных мелатонина и эпиталона наблюдалось прогрессирование признаков старения репродуктивной функции особей 10,5-11,5-месячного возраста: достоверно увеличилось число иррегулярных и длинных овуляторных циклов, зафиксировано удлинение средней продолжительности цикла по сравнению с результатами первого года.

Полученные данные указывают на ускорение процессов старения репродуктивной системы ранней весной. Трактовать это можно по-разному. Возможно, увеличение продолжительности светового дня до 12-14 ч и введение эпифизарного пептида или гормона на фоне нормофункции шишковидной железы привело к их избытку с последующим неблагоприятным воздействием на эстральную функцию [Арутюнян A.B. и др., 2003]. Возможно, имеет место снижение аффинности мелатониновых рецепторов к гормону или снижение их плотности после длительного периода зимней гиперстимуляции, что привело к отсутствию сдерживающего влияния гормона и пептида эпифиза на гонады.

Введение мелатонина и эпиталона при постоянном освещении, как электрическом, так и естественном, снизило риск появления фолликулярных кист в яичниках, они встречались достоверно реже и в меньшем количестве (не более 2 кист в срезе), чем в контрольных группах указанных режимов, причем, большая часть кист NL режима имела лютеинизированную выстилку.

Мелатонин и эпиталон отсрочили развитие гиперпластических процессов в матке, их число было достоверно меньше, чем в контрольных группах всех режимов избыточного освещения, примечательно, что чаще при этом встречались полипы, нежели гиперплазии эндометрия. Установлено, что на фоне применения эпиталона в условиях постоянного электрического освещения реже появляются фолликулярные кисты и в 1,5 раза меньше число гиперплазий по сравнению с приемом мелатонина.

Круглосуточное освещение угнетает функцию эпифиза, вызывая гиперплазии эндометрия, поэтому для стимуляции секреции шишковидной железы ряд исследователей применяли с успехом эпиталон или мелатонин, восполняя его дефицит [Лазарев Н.И.,1976; Гаджиева С., Блинова Т.С., 1980], нивелируя при этом гиперэстрогенизацию организма. Таким образом, эпифизарный пептид и гормон обладают регулирующим и адаптивным действием на функцию репродуктивной системы в экстемальных для нее условиях постоянного освещения [Арушанян Э.Б., 1992; Арутюнян A.B. и др., 2003; Vanesec J., 1998], что было подтверждено нами экспериментально.

Итак, проведенные нами морфологическое и цитологическое исследования подтвердили негативное воздействие постоянного электрического освещения, а также установили отрицательное влияние Северо-Западного десинхроноза с удлиненным световым днем в весенне-летний период на репродуктивную функцию.

Для более полного изучения эстральной функции в онтогенезе, мы исследовали базальную температуру, как один из показателей нормального функционирования репродуктивной системы.

В физиологических условиях ректальная температура выше в фазу диэструса по сравнению с фазой эструса, что объясняется функционирующими желтыми телами в яичниках в период диэструса [Анисимов В. Н. И др, 2001]. Данное положение было подтверждено нами экспериментально для 1_ЛЭ и ББ режимов, причем разница температур сохранялась до периода регрессивного роста животных, что указывает на возрастную инволюцию репродуктивной системы и соответствует норме.

Мелатонин и эпиталон в условиях, приближенных к физиологическим (1Л>), обладают депримирующим воздействием, более выраженным у эпиталона, на базальную температуру тела животных. Установлено их ингибирующее влияние на температуру обеих фаз эстрального цикла, зафиксированное на 3 (мелатонин) и 6 (эпиталон) месяцев раньше по сравнению с группой плацебо ЬБ, где изменение данных параметров наблюдалось после 11-месячного возраста.

Эпифизарный пептид и гормон длительно поддерживали физиологическую разницу межфазовых температур, что говорит об их сдерживающем влиянии на развитие возрастной патологии репродуктивной системы, отсрочили развитие возрастных изменений в среднем на 3 месяца.

Известно, что базальная температура - важный показатель уровня обмена в организме и его изменений при старении. В нашем опыте базальная температура во всех исследуемых группах достоверно снижалась с возрастом: в группе ЬЬ -с 5-, в группе МЬ - с 8-, в группе 1ЛЗ - с 14-, а в группе ОБ -с 17-месячного возраста (рис.5), что характерно для стареющего организма [Попович И. Г. и др, 2004].

Показатели средней ректальной температуры без учета фаз цикла у животных, находящихся в режиме ЬЬ и ЫЬ, были выше по сравнению с одновозрастным контролем ЬВ, что может быть обусловлено угнетением суточных ритмов температуры под воздействием постоянного света [ВергеБ-Вгишгпег Р. е1 а1, 1995] или годовыми колебаниями освещенности, и, как следствие, адаптацией организма к ним (рис. 5).

Следует отметить, что избыток светового воздействия вызвал достоверно более раннее снижение температуры, что является одним из показателей преждевременного старения организма. Круглосуточное освещение повышало температуру то в фазу эструса по сравнению с диэструсом, то в фазу диэструса по сравнению с эструсом на протяжении всего времени исследования, в том числе и у молодых животных, что обусловлено неполноценностью функционирования желтого тела в яичниках при данном режиме освещения.

35 30 25 20 15 10 5 0

—;

- К

м

э

5 8 11 14 17 20 возраст крыс (мес)

А). Стандартное освещение.

Б). Постоянное освещение.

В). Естественное освещение.

Рис. 4. Появление и нарастание числа иррегулярных астральных циклов при различных режимах освещения.

Мелатонин и эпиталон замедлили возрастное снижение ректальной температуры в условиях ЬЬ и препятствовали преждевременному

исчезновению физиологичной разницы межфазовых температур, нормализуя эстральный цикл животных.

Подъем температуры без учета фаз цикла, а также в фазы эструса и диэструса у крыс ЫЬ режима до исходных величин наблюдался в 14 месяцев с последующим ее снижением, что, вероятно, можно объяснить сезонным отсутствием темновой фазы суток (рис. 5), как мелатонин, так и эпиталон препятствовали резкому подъему всех вышеперечисленных параметров, спровоцированному белыми ночами. Мелатонин и эпиталон с 8-месячного возраста достоверно снижали среднюю температуру тела животных режима 1\(Ь, как и в группе плацебо.

Рис. 5. Возрастная динамика ректальной температуры без учета фаз цикла у крыс при различных световых режимах.

Нами отмечено неблагоприятное влияние «белых ночей» на вторую фазу цикла: улавливается тенденция к сезонному повышению температуры в фазу эструса по сравнению с фазой диэструса в 3- и 14-месячном возрасте.

Мелатонин и эпиталон отсрочили преждевременное снижение межфазовых температур, восстановили и способствовали сохранению до старости физиологичного соотношения температур фаз эструса и диэструса, нарушенного 2-месячным воздействием на них «белых ночей», что подтверждает возможность коррекции эпифизарным пептидом или гормоном нарушений астрального цикла, вызванных естественным десинхронозом Северо-Запада России.

ВЫВОДЫ

1. Функция репродуктивной системы зависит не только от суточных, но и от сезонных колебаний освещенности. По сравнению с фиксированным режимом освещения, как наиболее физиологичным, в условиях Северо-Западного региона отмечается преждевременное половое созревание самок крыс в период «белых ночей» и скачкообразное ускорение старения репродуктивной системы, наиболее выраженное с апреля по октябрь включительно.

2. Возрастная динамика изменений эстральной функции у крыс под воздействием своеобразного фотопериодизма Северо-Запада России подобна изменениям, возникающим под влиянием круглосуточного освещения, однако признаки старения появляются позднее и прогрессируют более медленно.

3. Мелатонин и эпиталон обладают однонаправленным действием на астральную функцию крыс при содержании в условиях любого из исследованных режимов освещения.

4. Мелатонин и эпиталон оказывают наиболее выраженное нормализующее и геропротекторное влияние на репродуктивную систему самок крыс с апреля по октябрь (гипофункция эпифиза) на широте г. Петрозаводска (62°).

5. Постоянный прием эпитапона или мелатонина оказывает регулирующее воздействие на возрастную динамику овуляторного цикла у крыс в условиях десинхроноза на широте г. Петрозаводска (62°), сглаживая сезонные колебания показателей эстральной функции, обусловленные перепадами естественного освещения.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Рекомендовано продолжить изучение эффектов мелатонина и эпиталона в клинических условиях для выявления возможных путей профилактики преждевременного старения репродуктивной системы у женщин, проживающих в северных климатогеографических зонах России или работающих при инвертированном освещении.

2. Результаты работы могут быть использованы в учебном процессе кафедр геронтологии и гериатрии, акушерства и гинекологии, эндокринологии ВУЗов РФ.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. 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 геронтол. - 2007. - № 1. - С. 60-65.

2. Виноградова И.А. Изменение температуры тела и показателей эстрального цикла у разновозрастных крыс при различных световых режимах/ И.А. Виноградова, И.В. Чернова, Е.Е. Клейкова// Науч. конф. «Проблемы развития гуманитарной науки на Северо-Западе России: опыт, традиции, инновации» к 10-летию РГНФ: Тез. докл. - Петрозаводск, 2004. - С. 301-303.

3. Виноградова И.А. Морфологические особенности спонтанной патологии и причины смертности лабораторных крыс в онтогенезе при нарушении околосуточного биоритма/И.А. Виноградова, И.В. ЧерноваII IV Всероссийская конф. с международным участием, к 80-летию Института физиологии им. И. П. Павлова РАН: Тез. докл. - СПб, 2005. - С. 52-53.

4. Виноградова И.А. Перспективы внедрения эпиталона с целью профилактики возрастной патологии/И.А. Виноградова, И.В. Чернова// V Международная конф. «Клинические исследования лекарственных средств»: Тез. докл. - М., 2005.-С. 40-41.

5. Виноградова И.А. Световые режимы и овуляторная функция у крыс в онтогенезе/И.А. Виноградова, И.В. Чернова// Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. - 2007. - № 1. - С. 90-98.

6. 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// II международный симп. «Проблемы ритмов в естествознании»: Тез. докл. - М., 2004. - С. 489-491.

7. Возрастная динамика эстральной функции у крыс при различных световых режимах/И.А. Виноградова, И.В. Чернова, А.И. Горанский, И.Ф. Шипилова// VI международный симп. «Биологические механизмы старения»: Тез. докл. -Харьков, 2004. - С. 38-39.

8. Годовая динамика эстрального цикла у крыс, находящихся в условиях разных световых режимов/И.В. Чернова, И.А. Виноградова, И.А. Брайнена, Л.Ф. Филатова// VI конгресс мол. уч. и специалистов «Науки о человеке»: Ст. в сб. - Томск, 2005. - С. 89.

9. Роль нарушений фотопериодизма в интенсивности темпов старения крыс/ И.А. Виноградова, И.В. Чернова, М.Н. Левченко, Е.Е. Клейкова// Регион, симп. «Горизонты геронтологического и Православного медицинских общественных движений»: Тез. докл. - Сыктывкар, 2005. - С. 6-8.

10.Световой режим, репродуктивная функция и риск рака/В.Н. Анисимов, Д.А. Батурин, М.А. Забежинский, И.Г. Попович, И.А. Виноградова, И.В. Чернова// XIII Международное совещание и VI школа по эволюционной физиологии: Тез. докл. - СПб, 2006. - С. 17-18.

11 .Чернова И В. Влияние мелатонина и пептидного биорегулятора эпиталона на температуру тела крыс в разные фазы эстрального цикла/И.В. Чернова,

А.И. Петрова, О.П. Иванова// VII Всероссийская медико-биол. конф. мол. исслед. «Человек и его здоровье»: Тез. докл. - СПб, 2004,- С. 220-221.

12.Чернова И.В. Влияние мелатонина на эстральный цикл крыс в условиях Европейского Севера/И.В. Чернова, И.А. Виноградова// Международный науч. симп. «Актуальные проблемы адаптации в условиях Севера»: Ст. в журн. «Научный вестник Ханты-Мансийского государственного медицинского института». - Ханты-Мансийск, 2006. - С. 133-134.

13. Чернова И.В. Воздействие мелатонина и пептидного биорегулятора эпиталона на температуру тела крыс в разные фазы эстрального цикла при постоянном режиме освещения/И.В. Чернова, И.А. Виноградова, И.Ф. Шипилова// V международный конгресс мол. уч. «Науки о человеке»: Ст. в сб. - Томск, 2004,- С. 184.

14.Чернова И.В. Возрастная динамика эстрального цикла у крыс в условиях Северо-Запада России/И.В. Чернова, И.А. Виноградова, Л.А. Петлицкая// Науч. конф. молодых ученых, специалистов и студентов «Фундаментальные и прикладные проблемы медицины и биологии»: Ст. в журн. «Успехи современного естествознания». - М., 2005.- № 8. - С. 32-33.

15.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. докл. - СПб, 2006. - С. 233-234.

16.Чернова И.В. Изменение температуры тела крыс в фазы эструса и диэструса под влиянием различных световых режимов/И.В. Чернова, И.А. Виноградова// XI Международная науч. конф. студентов, аспирантов и мол. уч. «Ломоносов»: Тез. докл. - М., 2004. - С. 38-39.

17.Чернова И.В. Изменения эстрального цикла с возрастом у крыс в условиях Европейского Севера/И.В. Чернова, И.А. Виноградова, Л.Ф. Филатова// Науч.-мегод. конф. «Университеты в образовательном пространстве региона: опыт, традиции и инновации»: Тез. докл. - Петрозаводск, 2005. - С. 124-125.

18.Чернова И.В. Роль мелатонина в коррекции возрастных изменений эстральной функции при нарушенном световом режиме/И.В. Чернова, И.А. Виноградова// II Науч.-практ. конф. с международным участием «Пушковские чтения»: Тез. докл. - СПб, 2006. - С. 181-183.

19. Чернова И.В. Роль препаратов эпифиза в коррекции возрастных изменений эстральной функции на Северо-Западе России/И.В. Чернова// III Регион, науч.-практ. конф. Северо-Западного федерального округа «Проблемы геронтологии и гериатрии - 2006»: Тез. докл. - 2006. - С. 102-104.

20 .Чернова И.В Световой режим и эстральный цикл у крыс/ И.В. Чернова// Мед. академ. журн. - 2005. - Т. 5,- № 3,- прил. 7. - С. 45-46.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ЬБ - фиксированный (стандартОный) режим освещения ЬЬ - режим постоянного освещения

1ЧЬ - режим естественного освещения Северо-Запада России

ББ - режим световой депривации

Э/Д - соотношение фаз цикла: эструса и диэструса

ЛГ - лютеинизирующий гормон гипофиза

ЧЕРНОВА Ирина Викторовна ВЛИЯНИЕ СВЕТОВОГО РЕЖИМА, МЕЛАТОНИНА И ПЕПТИДА ЭПИФИЗА НА ВОЗРАСТНУЮ ДИНАМИКУ

ЭСТРАЛЬНОЙ ФУНКЦИИ У САМОК КРЫС // Автореф.дис.....канд.мед.наук:

14.00.53,- СПб, 2008.-23 с.

Подписано в печать 17.11.08. Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 118.

Отпечатано с готового оригинал-макета. ЗАО "Принт - Экспресс" 197101, С.-Петербург, ул. Большая Монетная, 5 лит. А

Смена дня и ночи - важный регулятор физиологических ритмов организма, особенно процессов, протекающих циклически (ритмически) [Reppert S.M., Weaver D.R., 2002; Bell Pedersen D. et al., 2005]. Репродуктивная функция женского организма находится под контролем циркадианной системы, представленной супрахиазматическими ядрами гипоталамуса, сосудистым органом концевой пластинки и шишковидной железой [Van der Beek Е.М., 1996; Barbacka-Surowiak G. at al., 2003; Prata Lima M. et al., 2004].

Изобретение электричества кардинально изменило световой режим. Воздействие света ночью — световое загрязнение принимает все большие размеры в масштабах всей планеты, что сопровождается серьезными расстройствами репродуктивного здоровья [Анисимов В.Н., Виноградова И. А., 2006]. В результате потенцированной световым загрязнением ановуляции у женщин развивается дисменорея, ускоряется возрастное выключение репродуктивной функции [Анисимов В.Н., Виноградова И.А., 2006; Lin М.С. et al., 1990; Chung F.F. et al., 2005]. Особенно повышен риск развития ановуляторных циклов и гиперпластических процессов у женщин, работающих по ночам (сменные операторы на телеграфе и радио, медицинские сестры, стюардессы, диспетчеры, продавцы круглосуточных магазинов и т. д.), у людей, страдающих бессонницей [Lin М.С. et al., 1990; Chung F.F. et al., 2005].

Клиническими наблюдениями установлено, что нарушения репродуктивной функции у женщин, вызванные воздействием неблагоприятных факторов внешней среды, обусловлены дисфункцией гипоталамо-гипофизарно-гонадных отношений [Айламазян Э.К., 1991; 1997]. Обследование женщин с бесплодием установило важное клиническое значение эпифиза и его гормона мелатонина (ингибитора оси гипоталамусгипофиз-гонады) в развитии нарушений центральных механизмов регуляции репродуктивной функции [Фаттахова Ф.А. и др., 1998].

Согласно гипотезе «циркадной деструкции», ночное освещение нарушает эндогенный циркадианный ритм, подавляет ночную секрецию эпифизарного мелатонина [Gracham С. Et al., 2001; Stevens R.G., 2006], который угнетает секрецию гонадолиберина гипоталамусом и гонадотропинов передней долей гипофиза, ингибируя при этом деятельность гонад. В результате повышается уровень женских половых гормонов, увеличивается уровень фолликулостимулирующего гормона (ФСГ), снижается количество лютеинизирующего гормона гипофиза (ЛГ) [Анисимов В.Н. и др., 2003]. Выработка гонадотропинов и прогестерона при круглосуточном освещении происходит ациклически, развивается синдром персистирующего эструса (ановуляция), в яичниках появляются фолликулярные кисты, гиперплазия тека-ткани, при этом желтые тела отсутствуют [Ирд Е.А., 1966; Лазарев Н.И. и др., 1976], в матке наблюдаются гиперпластические процессы [Ирд Е.А., 1966; Смирнова И.О., 1966; Анисимов В.Н., 1971].

Важная роль светового режима в регуляции эстральной функции подтверждается результатами противоположного характера, полученными при изучении влияния световой депривации на слепых животных [Смирнова И.О., 1969; Батурин Д.А. и др., 2004]. R.G.Stevens и M.S. Rea (2001) подчеркнули, что женщины являются более чувствительными к подавляющим эффектам света на продукцию мелатонина, чем мужчины.

Модифицирующее действие постоянного освещения на эстральную функцию изучено многими учеными [Савченко О.Н. и др., 1987; Анисимов В.Н. и др., 2002; Van der Beek Е.М., 1996; Prata Lima M.F. et al., 2004]. Однако влияние сезонных колебаний освещенности, как естественного нарушения циркадианного ритма, исследовано недостаточно.

Проблема нарушенных цирканных ритмов наиболее актуальна для жителей Северо-Запада России, а так же для всех стран Европейского

Севера, учитывая своеобразную фотопериодичность в этих регионах. На Северо-Западе России короткий световой день в осенне-зимний период (до 4-х часов), при этом большая часть населения подвергается избыточному искусственному освещению, в весенне-летний период длинный световой день (особенно с середины мая до середины июля — 24 часа, «белые ночи»). В высоких широтах - «полярная ночь» и «полярный день». Следует отметить, что одновременно с воздействием сезонных колебаний светового воздействия на функционирование репродуктивной системы оказывают влияние околосуточные ритмы.

С учетом масштабности светового загрязнения целесообразна разработка профилактических направлений в этой области. Наряду с гормоном эпифиза — мелатонином, перспективой профилактики вредного воздействия постоянного освещения на организм является применение пептидов эпифиза — эпиталамина и его синтетического аналога эпиталона, которые стимулируют ночную секрецию эпифизом мелатонина у взрослых и старых крыс, уменьшают порог чувствительности гипоталамо-гипофизарной системы к ингибирующему действию эстрогенов [Анисимов В.Н. и др., 2003].

Изучение расстройств центральных механизмов регуляции репродукции, обуславливающих передачу сигнала от супрахиазматических ядер к преоптической области и срединному возвышению гипоталамуса, в которых осуществляется синтез и секреция гонадолиберина [Арутюнян А.В. и др., 2003], а также разработка методов патогенетической терапии являются одними из основных направлений научных исследований, учитывая, что данные о суммарном воздействии сезонных и околосуточных колебаний освещенности в различных регионах на репродуктивную сферу недостаточны, а исследование геропротекторов далеко от завершения.

Грызуны являются адекватной моделью для изучения влияния сезонного десинхроноза Северо-Запада России на женскую репродуктивную функцию.

Цели и задачи исследования

Целью настоящего исследования было изучение воздействия своеобразных сезонных и циркадианных биоритмов Северо-Запада России на эстральный цикл крыс и выявление возможностей фармакологической коррекции возникающих отклонений мелатонином и эпиталоном.

Для достижения поставленной цели предстояло решить следующие экспериментальные задачи:

1. Доказать, что сезонные биоритмы Северо-Запада России влияют на возрастную динамику овариального цикла у крыс.

2. Изучить воздействие «белых ночей» на половое созревание самок крыс.

3. Изучить воздействие естественного десинхроноза Северо-Запада России на эстральную функцию у крыс в онтогенезе.

4. Установить влияние мелатонина на овуляторную функцию крыс в условиях фотопериодизма Северо-Запада России.

5. Установить влияние эпиталона на репродуктивную систему самок крыс в условиях фотопериодизма Северо-Запада России.

6. Установить, что в период гипофункции эпифиза на широте г. Петрозаводска (62°) с апреля по октябрь мелатонин и эпиталон оказывают регулирующее и геропротекторное воздействие на репродуктивную систему самок крыс, превалирующее над неблагоприятным в период гипер/нормофункции эпифиза с ноября по март.

Научная новизна

В диссертационной работе впервые дается характеристика возрастных изменений эстральной функции у крыс, которые содержались в условиях различных световых режимов в течение двух лет (постоянное освещение, естественное освещение Северо-Запада России, постоянная темнота).

Впервые получены экспериментальные данные о стимуляции преждевременного полового созревания у животных в период «белых ночей». Установлено, что годовые биологические ритмы Северо-Западного региона ускоряют старение с сопутствующей ему возрастной патологией в репродуктивной сфере самок крыс. Выявлено, что интенсификация процесса старения наблюдается с апреля по октябрь.

Впервые изучено влияние мелатонина и эпиталона при различных световых режимах, в том числе в условиях Северо-Запада России, на эстральную функцию крыс. Установлено, что мелатонин и пептид эпифиза обладают однонаправленным действием с недостоверной разницей на функционирование репродуктивной системы самок крыс при различных световых режимах.

Впервые доказано, что мелатонин и эпиталон на широте г. Петрозаводска (62°) с апреля по октябрь (гипофункция эпифиза) оказывают выраженное регулирующее и геропротекторное действие на репродуктивную систему крыс, превалирующее над неблагоприятным влиянием в период гипер/нормофункции шишковидной железы с ноября по март.

Впервые установлено, что постоянный прием мелатонина и эпиталона оказывает адаптирующее воздействие на возрастные нарушения эстрального цикла у крыс, возникающие в условиях сезонного десинхроноза на широте г. Петрозаводска (62°), сглаживая резкие колебания показателей эстральной функции в течение года, стимулированные перепадами естественного освещения.

На защиту выносятся следующие положения

1. В период «белых ночей» у самок крыс происходит преждевременное половое созревание.

2. Северо-Западный десинхроноз нарушает астральный цикл у крыс, ускоряя старение репродуктивной системы.

3. Постоянный прием пептида эпифиза или мелатонина оказывает адаптирующее воздействие на возрастную динамику овуляторного цикла у крыс в условиях сезонного десинхроноза на широте г. Петрозаводска (62°), сглаживая резкие колебания показателей эстральной функции в течение года, стимулированные перепадами естественного освещения.

4. Мелатонин и эпиталон на широте г. Петрозаводска (62°) с апреля по октябрь (гипофункция эпифиза) оказывают регулирующее и выраженное геропротекторное действие на репродуктивную систему самок крыс, превалирующее над неблагоприятным влиянием в период гипер/нормофункции шишковидной железы с ноября по март.

Теоретическое и практическое значение

Полученные нами данные являются теоретической основой для более полного понимания роли эпифиза — как светочувствительной железы, особенно по отношению к овуляторной функции организма. Результаты исследования подтверждают ускорение старения репродуктивной системы под влиянием своеобразного фотопериодизма на Северо-Западе России.

В ходе эксперимента установлена целесообразность и безопасность применения мелатонина и эпиталона для фармакологической коррекции возрастных нарушений овуляторной функции.

Полученные данные позволят продолжить изучение эффектов мелатонина и эпиталона в клинических условиях для выявления возможных путей профилактики преждевременного старения репродуктивной системы, особенно в группах повышенного риска - у женщин, проживающих в северных климатогеографических зонах России или работающих при инвертированном освещении.

Апробация работы

Основные результаты исследования доложены и обсуждены на различных форумах:

III и IV Всероссийской конференции с международным участием «Механизмы функционирования висцеральных систем», СПб (2003, 2005); International Symposium "Living and working in the North", Kostomus (2003); III Международной научной конференции «Состояние биосферы и здоровье людей», Пенза (2003); II Международном симпозиуме «Проблемы ритмов в естествознании», Москва (2004); VII Всероссийской медико-биологической конференции молодых исследователей, СПб (2004); XI Международной научной конференции студентов, аспирантов и ученых «Ломоносов» (2004); XI, XII и ХП1 Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство», Москва (2004; 2005; 2006); II Международном симпозиуме «Проблемы адаптации человека к экологическим и социальным условиям Севера», Сыктывкар (2004); VI Международном симпозиуме «Биологические механизмы старения», Харьков (2004); V и VI Конгрессе Молодых ученых и специалистов «Науки о человеке», Томск (2004, 2005); Региональном Симпозиуме «Горизонты геронтологического и православного медицинских общественных движений», Сыктывкар (2005); Симпозиуме «Старение и рак», Кондопога (2005); V Международной конференции «Клинические исследования лекарственных средств», Москва (2005); I, П научно-практической геронтологической конференции с международным участием «Пушковские чтения», СПб (2005, 2006); XIII Международном совещании и VI школе по элевационной физиологии, СПб (2006); Международном научном симпозиуме «Актуальные проблемы адаптации в условиях Севера»,

Ханты-Мансийск (2006); 1П Региональной научно-практической конференции Северо-Западного федерального округа «Проблемы геронтологии и гериатрии», СПб (2006); Научно-практическом семинаре КНМЦ РАМН «Мелатонин в клинике внутренних болезней», Кондопога (2006).

Объем и структура диссертации

Работа изложена на 137 листах машинописного текста, включает 8 таблиц, 14 рисунков. Состоит работа из введения, обзора литературы, описания методов исследования, материалов собственного исследования (2 главы), обсуждения результатов, выводов, списка литературы (всего 218 наименований, из них 92 — отечественных, 126 — иностранных).

2. Результаты работы могут быть использованы в учебном процессе кафедр геронтологии и гериатрии, акушерства и гинекологии, эндокринологии ВУЗов РФ.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Рекомендовано продолжить изучение эффектов мелатонина и эпиталона в клинических условиях для выявления возможных путей профилактики преждевременного старения репродуктивной системы у женщин, проживающих в северных климатогеографических зонах России или работающих при инвертированном освещении.