Влияние темновой депривации на динамику массы тела и уровень белка Клото в крови у животных

Полный текст

По данным Росстата, более 50 % россиян предрасположены к избыточной массе тела¹, за последние 20 лет отмечается рост заболеваемости эндокринной системы, расстройство питания и нарушения обмена веществ на 48,4 %², что связано не только с нарушением ежедневного рациона питания, но и изменением условий окружающей среды, условий и режима труда: повышение ритма жизни, работа в ночное время, частые перелеты и смена часовых поясов и др. Нарушения свето-темнового режима: световая и темновая депривация оказывают негативное влияние на хронобиологические процессы в организме, приводя к возникновению гормональных, метаболических нарушений. Одновременно световой десинхроноз является стрессирующим фактором для всех систем организма и сопровождается развитием ускоренного старения, приводит к развитию заболеваний сердечно-сосудистой, репродуктивной и других систем организма [1, 2]. Одним из «супрессоров» старения является белок Клото, который обладает антиоксидантной и антиапоптотической активностью, регуляцией энергетического метаболизма и участвует в регуляции физиологических процессов в организме и профилактике заболеваний [3]. Учитывая серьезность нарушений, вызванных световым десинхронозом, приобретает актуальность изучения влияния светового десинхроноза (темновой депривации) на динамику массы тела и уровня белка Клото в сыворотке крови.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить особенности влияния постоянного освещения на динамику массы тела и уровень белка Клото в крови у половозрелых крыс.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводилось на 49 беспородных белых крысах самках 4-месячного возраста (питомник филиала «Столбовая» ФГБУН НЦБМТ ФМБА России). Животные содержались в стандартных лабораторных условиях в соответствии с правилами лабораторной практики РФ (ГОСТ 33044-2014). Эксперимент проводился с разрешения локального этического комитета ФГБОУ ОВО ВолгГМУ Минздрава России (справка от 25.11.2022 № 2022/164).

Крысы были разделены на 3 группы: 1-я группа – негативный контроль (n = 17), крысы содержалась при фиксированном свето-темновом режиме (12/12 часов); 2-я группа – позитивный контроль (n = 17) – при постоянном освещении (24 часа); 3-я группа – опытная (n = 15), по окончании периода темновой депривации получала перорально (внутрижелудочно через зонд) мелатонин (Мелатонин-СЗ, 3 мг, Северная Звезда НАО, Россия) в течение 14 суток [2]. Темновая депривация длилась в течение 30 суток.

На протяжении исследования каждые 7 сут. определялась динамика массы тела животных (г), оценивался темп прироста массы в % и Δ %.

Забор крови для определения концентрации мелатонина, белка Клото осуществляли из брюшной аорты крыс после наркотизации крыс путем однократного внутрибрюшинного введения хлоралгидрата (400 мг/кг) в воде очищенной в объеме 10 мл/кг. Крысы выводились из эксперимента путем декапитации с помощью гильотины (ООО «Открытая наука», Москва, Россия). В сыворотке крови определяли концентрации мелатонина, белка Клото с помощью автоматического микропланшетного фотометра Sunrise TS4TECAN (Tecan Austria GmbH, Австрия) и набора реактивов ELISA Kit For Melatonin (MT), ELISA Kit for Klotho (KL) производства CLOUD-CLONE CORP (США).

Статистическую обработку результатов исследования выполняли с помощью программы GraphPad Prism 8.0 (США) с использованием рангового однофакторного дисперсионного анализа Краскела

Уоллиса с апостериорным критерием Данна. Для выявления нормальности распределения использовали критерий Шапиро – Уилка. Статистически значимыми считали различия при уровне статистической значимости ниже 5 % (p < 0,05).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В группах контроля в течение 6 недель исследования выявлена положительная динамика прироста массы тела. В начале эксперимента масса тела животных из группы негативного контроля составила в среднем (256,47 ± 3,71) г, на 7-е сут. исследования масса тела контрольных животных возросла на 1,3 %, на 14-е сут. – на 0,3 % по отношению к предыдущему измерению.

 

Рис. 1. Влияние мелатонина на динамику массы беспородных белых крыс самок с ускоренным старением, вызванным 30-дневной темновой депривацией (свето-темновой цикл 24/0 ч), M ± m
* p < 0,05 – по отношению к показателю группы животных негативного контроля (ранговый однофакторный анализ Краскела – Уоллиса, критерий Данна).

 

Рис. 2. Влияние мелатонина на темп прироста массы тела у беспородных белых крыс самок с ускоренным старением, вызванным 30-дневной темновой депривацией (свето-темновой цикл 24/0 ч)

 

На 28-е сут. отмечается рост массы тела контрольных животных на 1,5 %. На 5–6-й неделе эксперимента прирост массы тела был стабильным равномерным в диапазоне 0,6–0,7 % (рис. 1, 2). Было выявлена также положительная динамика массы тела в Δ % по отношению к исходному значению в течение всего исследования в группе негативного контроля (рис. 3).

 

Рис. 3. Влияние мелатонина на относительный темп прироста массы тела у беспородных белых крыс самок с ускоренным старением, вызванным 30-дневной темновой депривацией (свето-темновой цикл 24/0 ч)

 

Масса тела животных в начале эксперимента в группе позитивного контроля и опытной составила (251,06 ± 4,29) и (243,73 ± 5,92) г соответственно. На 7-е сут. эксперимента был выявлен прирост массы тела у животных в группе позитивного контроля и опытной на 0,94 и 2,1 % соответственно. В течение исследования у животных данных групп отмечались колебания динамики массы тела, и темп ее прироста был неравномерный вплоть до регистрации отрицательных значений.

На 21-е сут. эксперимента у животных на фоне темновой депривации выявлено снижение темпа прироста массы тела (1,02 и 1,25 %, группы позитивного контроля и опытная соответственно) по сравнению с показателем крыс из группы негативного контроля, однако различия не были статистически значимыми. По окончании темновой депривации на 28-е сут. темп прироста массы тела у крыс группы позитивного контроля и опытной составил 1,92 и 2,02 % соответственно. На фоне приема мелатонина на 7-е сутки после окончания темновой депривации темп прироста массы тела приобрел отрицательные значения и составил –1,7 %, на 14-е сут. –0,85 %; также было выявлено снижение массы тела на 1,7 и 2,5 % на 7-е и 14-е сут. соответственно.

На фоне темновой депривации на 31-е сут. выявлено снижение уровня мелатонина на 30,9 %, на 45-е сутки – 27,2 % (рис. 4). У крыс опытной группы отмечался рост уровня мелатонина в крови на 64,9 %.

 

Рис. 4. Влияние 30-дневной темновой депривации на уровень мелатонина в сыворотке крови беспородных белых крыс самок (свето-темновой цикл 24/0 ч), M ± m
* p < 0,05 – по отношению к показателю группы животных негативного контроля (ранговый однофакторный анализ Краскела – Уоллиса, критерий Данна).

 

Темновая депривация в течение 30 сут. сопровождалась статистически достоверным снижением уровня белка Клото в крови животных группы позитивного контроля в 1,5 раза по отношению к аналогичному показателю группы негативного контроля. Через 14 сут. после отмены темновой депривации отмечается рост уровня белка Клото в сыворотке крови в 1,07 раза, однако он не достигал уровня группы негативного контроля. В опытной группе наблюдался рост уровня белка Клото, однако показатель не был статистически значимым (рис. 5).

 

Рис. 5. Влияние 30-дневной темновой депривации на уровень белка Клото в сыворотке крови беспородных белых крыс самок без лечения и на фоне лечения мелатонином (свето-темновой цикл 24/0 ч), M ± m
* p < 0,05 – по отношению к показателю группы животных негативного контроля (ранговый однофакторный анализ Краскела – Уоллиса, критерий Данна).

 

Таким образом, отсутствие смены световой и темновой фаз приводило к снижению выработки мелатонина и уровня белка Клото в сыворотке крови. Снижение уровня мелатонина, участвующего в регуляции цикла голод/насыщение, сопровождалось ростом массы тела экспериментальных животных. Мелатонин оказывает положительное влияние на углеводный и липидный обмен, что сопровождается снижением массы тела и прироста веса при его экзогенном введении [4]. Выявлена обратная корреляция между уровнем белка Клото и массой тела [5]. Введение мелатонина способствует частичному восстановлению баланса уровня гормонов, массы тела животных [3].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Световой десинхроноз, вызванный 30-суточной темновой депривацией, оказывает негативное воздействие на физиологическое состояние организма животных. Постоянное освещение сопровождается снижением уровня белка Клото, который является маркером преждевременного старения; снижением уровня мелатонина. Выявлена обратная корреляция между уровнем мелатонина, белка Клото в сыворотке крови и массой тела животных.

 

***

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

 

¹ Росстат изучил рацион россиян: Федеральная служба государственной статистики. URL: https://rosstat.gov.ru/folder/313/document/70761 (дата обращения: 01.09.2023).

² Заболеваемость населения по основным классам болезней: Федеральная служба государственной статистики. URL: https://rosstat.gov.ru/folder/13721 (дата обращения: 01.09.2023).

Об авторах

Лариса Игоревна Кондакова

Волгоградский государственный медицинский университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: larisakondakova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9028-2993

кандидат медицинских наук, доцент, доцент кафедры гистологии, эмбриологии, цитологии

Россия, Волгоград

Виктория Владимировна Багметова

Волгоградский государственный медицинский университет

Email: vvbagmetova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4861-0217

доктор медицинских наук, доцент, старший научный сотрудник лаборатории синтеза инновационных лекарственных средств, Научный центр инновационных лекарственных средств с опытным производством

Россия, Волгоград

Виктор Сергеевич Сиротенко

Волгоградский государственный медицинский университет

Email: sirotenko.viktor@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2249-020X

доктор фармацевтических наук, доцент кафедры фармакологии и биоинформатики

Россия, Волгоград

Татьяна Семеновна Смирнова

Волгоградский государственный медицинский университет

Email: tssmirnova2013@yandex.ru

кандидат медицинских наук, доцент, доцент кафедры гистологии, эмбриологии, цитологии

Россия, Волгоград

Список литературы

Дополнительные файлы