2 курс / Нормальная физиология / Молекулярные_и_физиологические_механизмы_старения_в_2_т_,_Т_2_Анисимов
.pdfЧасть V. Модифицирующие факторы старения как средства для изучения его механизмов
Ò à á ë è ö à 15.12
Влияние мелатонина на продолжительность жизни и частоту развития спонтанных опухолей у самок мышей СВА
Параметры |
Контроль |
Мелатонин |
|
|
|
Количество животных |
50 |
50 |
Средняя продолжительность жизни (СПЖ), сут. |
685 9.2 |
722 12.6* |
СПЖ последних 10 % мышей, сут. |
738 1.1 |
793 18.6* |
Максимальная продолжительность жизни, сут. |
740 |
867 |
Скорость популяционного старения a, 1 10–3, ñóò.–1 |
30 (23; 38)à |
19 (15; 26) à |
Время удвоения смертности, сут. |
23.1 |
36.5 |
СПЖ мышей с опухолями |
678 18.8 |
722 17.7 |
Количество мышей с опухолями |
15 (30 %) |
17 (34 %) |
Локализация и тип опухолей |
|
|
Молочная железа: |
|
|
|
|
|
аденома |
1 |
0 |
аденокарцинома |
5 (3)á |
4 |
Легкие: |
|
|
аденома |
11 (10) á |
4 |
аденокарцинома |
0 |
5* |
Матка: |
|
|
лейомиосаркома |
0 |
1 |
Злокачественная лимфома |
0 |
5* |
Сосудистая стенка: |
|
|
гемангиома |
3 |
3 |
Ï ð è ì å ÷ à í è å. à — в скобках 95%-ный доверительный интервал; á — у ряда мышей развилось по 2 опухоли; * — p < 0.05 различия достоверны по сравнению с контролем.
опытной группе мышей. Однако под влиянием мелатонина у мышей реже развивались аденомы легких (в 2.5 раза, p< 0.001). Не наблюдалось существенного влияния мелатонина на развитие новообразований какой-либо иной локализации. В опытах на самках линии SHR мелатонин вводили также с питьевой водой в ночные часы в двух дозах (2 и 20 мг/л), 5 последовательных дней ежемесячно, начиная с 3-месячного возраста (Anisimov et al., 2003). Применение мелатонина сопровождалось замедлением возрастного выключения эстральной функции, небольшим снижением веса тела (в малой дозе) и увеличением средней продолжительности жизни последних 10 % мышей (табл. 15.13). Мелатонин в дозе 2 мг/л существенно тормозил развитие опухолей у мышей этой линии (в 1.9 раза по сравнению с интактным контролем). При этом наиболее выраженный эффект проявился в отношении аденокарцином молочной железы, частота которых снизилась в 4.3 раза (табл. 15.13, рис. 15.11).
Таким образом, сведения о влиянии мелатонина на продолжительность жизни и развитие спонтанных опухолей у мышей различных линий довольно противоречивы (табл. 15.14).
191
Â.Н. Анисимов
Òà á ë è ö à 15.13
Влияние мелатонина на продолжительность жизни и развитие спонтанных опухолей у самок мышей SHR
Параметры |
Контроль |
|
Мелатонин, |
Мелатонин, |
|
2 ìã/ë |
20 ìã/ë |
||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Количество мышей |
50 |
|
50 |
50 |
Продолжительность жизни, сут.: |
|
|
|
|
средняя |
479 30 |
|
479 25 |
495 29 |
последних 10 % |
759 8 |
|
815 29 |
845 13* |
максимальная |
772 |
|
881 |
890 |
Скорость популяционного старения a, |
4.24 |
|
4.38 |
3.96 |
1 10–3, ñóò.–1 |
(4.04; 4.37)á |
|
(4.34; 4.88)á |
(3.94; 4.30)á# |
Время удвоения смертности, сут. |
163.50 |
|
158.13 |
175.06# |
Количество мышей с опухолями |
21 (42 %) |
|
11 (22 %)* |
19 (38 %) |
Общее количество опухолей |
26 |
|
17 |
23 |
Количество злокачественных опухолей |
22 |
|
11 |
18 |
Локализация и тип опухолей |
|
|
||
Молочная железа: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
аденокарцинома |
13 (26 %) |
|
3 (6 %) |
15 (12)a (24 %) |
количество случаев метастазирования |
4 |
|
1 |
6 |
средний латентный период, сут. |
486 14.9 |
|
549 13.1** |
522 33.7 |
Лейкозы |
7 |
|
6 |
3 |
Легкие: |
|
|
|
|
аденома |
— |
|
1 |
3 |
аденокарцинома |
1 |
|
3 |
— |
Матка: |
|
|
|
|
полип |
2 |
|
1 |
— |
аденокарцинома |
1 |
|
— |
— |
Яичник: |
|
|
|
|
киста |
1 |
|
3 |
1 |
гранулезоклеточная опухоль |
— |
|
— |
1 |
Êîæà: |
|
|
|
|
папиллома |
1 |
|
— |
— |
Ï ð è ì å ÷ à í è å. a — у 3 мышей развилось по 2 опухоли молочной железы; á — 95%-ные доверительные интервалы. Различие с контролем достоверно: *— p < 0.01 (точный метод Фишера и c2 метод); ** — p < 0.01 (критерий t Стьюдента); # — p < 0.01 (метод Cox).
Если не принимать во внимание опыты В. И. Романенко, в которых мелатонин вводили в очень большой дозе, то оказывается, что при введении мышам разных линий и вне зависимости от времени начала применения мелатонин увеличивал среднюю продолжительность жизни в 12 экспериментах из 20 и в 8 не оказал никакого эффекта. При разделении животных по полу оказалось, что мелатонин проявил геропротекторный эффект в 4 из 5 опытов, выполненных на самцах, тогда как у самок лишь в 8 опытах из 15 был получен положительный результат. В 8 из 14 опытов, в которых мелатонин начинали вводить в сравнительно молодом возрасте (до 6 месяцев),
192
Часть V. Модифицирующие факторы старения как средства для изучения его механизмов
Рис. 15.11. Влияние мелатонина: À — на кривые выживаемости, Á — на динамику возникновения спонтанных опухолей у самок мышей SHR.
Обозначения те же, что и на рис. 15.1.
результат был позитивным и в 6 — эффект отсутствовал. Следует отметить, что большинство из описанных экспериментов было выполнено на небольшом числе животных, что, безусловно, снижает надежность полученных в таких опытах результатов. Следует отметить, что в 4 сериях опытов, в которых было достаточное количество животных (50 в каждой группе), три дали положительный результат, т. е. мелатонин оказал геропротекторный эффект.
193
Â.Н. Анисимов
Òà á ë è ö à 15.14
Сведения о влиянии мелатонина на продолжительность жизни и развитие спонтанных опухолей у мышей различных линий
|
|
|
|
|
Влияние мелатонина |
|
|
|
|
|
Âîç- |
|
íà |
|
|
|
|
Êîëè- |
ðàñò |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Линия |
Ïîë |
чество |
начала |
Доза и режим |
|
частоту |
Авторы |
мышей |
введе- |
введения мелатонина |
|
ñïîí- |
|||
|
|
|
|
||||
|
|
Ê/Ì |
íèÿ, |
|
ÑÏÆ |
танных |
|
|
|
|
ìåñ. |
|
|
опухо- |
|
|
|
|
|
|
|
ëåé |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Balb/c |
Самки |
26/12 |
15 |
10 мг/л с питьем |
+18 % |
Í. Ä. |
Pierpaoli, Re- |
|
|
|
|
ночью |
|
|
gelson, 1994 |
Balb/c |
Самцы |
50/50 |
18 |
Òî æå |
|
Í. Ä. |
Mocchegiani |
|
|
|
|
|
|
|
et al., 1998 |
C57BL/6 |
Îáà |
25/45 |
1.5 |
2.5 ìã/ìûøü ï. ê. |
–13 % |
|
Романенко, |
|
ïîëà |
|
|
2 ð. â íåä. |
|
|
1983 |
|
|
|
|
5 ìåñ. |
|
|
|
C57BL/6 |
Òî æå |
29/57 |
1.5 |
Òî æå |
–21 % |
|
Òî æå |
CC57Br |
» » |
26/57 |
1.5 |
» » |
–12 % |
|
» » |
C57BL/6J |
Самцы |
10/10 |
19 |
10 мг/л с питьем |
+20 % |
Í. Ä. |
Pierpaoli, Ma- |
|
|
|
|
ночью |
|
|
estroni, 1987 |
C57BL/6 |
» |
20/15 |
19 |
Òî æå |
+17 % |
Í. Ä. |
Òî æå |
C57BL/6 |
» |
1:20/20 |
18 |
11 ppm (68 ìêã/êã) |
= |
1 : =; |
Lipman et al., |
|
|
2:7/13 |
|
с кормом |
|
2 : ; |
1998 |
|
|
3:38/30 |
|
|
|
3 : = |
|
CBA |
Самки |
50/50 |
6 |
20 мг/л с питьем |
+5 % |
|
Anisimov |
|
|
|
|
ночью |
|
|
et al., 2001 |
C3H |
Самцы |
20/20 |
1 |
2.5 мг/кг с питьем |
+20 % |
Í. Ä. |
Oxenkrug |
|
Самки |
20/20 |
8 |
ночью |
|
|
et al., 2001 |
C3H/He |
» |
14/15 |
12 |
10 мг/л с питьем |
= |
|
Pierpaoli et al., |
|
|
|
|
ночью |
|
|
1991 |
C3H/Jax |
» |
16/39 |
3 íåä. |
25—50 ìêã/ ìûøü |
Í. Ä. |
|
Subramanian, |
|
|
|
|
с питьем ночью |
|
|
Kothari, |
|
|
|
|
|
|
|
1991 |
HER-2/ |
» |
30/27/ |
2 |
20 мг/л с питьем |
Ì1 : = |
Ì1 : =; |
Anisimov |
neu |
|
22 |
|
ночью; М1 — |
Ì2 : —13 % |
Ì2 : |
et al., 2002 |
|
|
|
|
курсами; М2 — |
|
|
|
|
|
|
|
постоянно |
|
|
|
NOD |
» |
25/30 |
1 |
4 ìã/êã ï. ê. |
|
Í. Ä. |
Conti, Maestro- |
|
|
|
|
â 16.30 ÷, ñ 4 ïî |
|
|
ni, 1998 |
|
|
|
|
38 íåä. |
|
|
|
NOD |
» |
29/17 |
1 |
10 мг/л с питьем |
+17 % |
Í. Ä. |
Òî æå |
|
|
|
|
ночью с 4 по |
|
|
|
|
|
|
|
38 íåä. |
|
|
|
NZB |
» |
10/10 |
4 |
10 мг/л с питьем |
|
Í. Ä. |
Pierpaoli et al., |
|
|
|
|
ночью |
|
|
1991 |
194
Часть V. Модифицирующие факторы старения как средства для изучения его механизмов
|
|
|
|
|
Ò à á ë è ö à 15.14 (продолжение) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Влияние мелатонина |
|
|
|
|
|
Âîç- |
|
íà |
|
|
|
|
Êîëè- |
ðàñò |
|
|
|
|
|
|
|
|
частоту |
|
||
Линия |
Ïîë |
чество |
начала |
Доза и режим |
|
Авторы |
|
мышей |
введе- |
введения мелатонина |
|
ñïîí- |
|||
|
|
|
|
||||
|
|
Ê/Ì |
íèÿ, |
|
ÑÏÆ |
танных |
|
|
|
|
ìåñ. |
|
|
опухо- |
|
|
|
|
|
|
|
ëåé |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NZB/W |
Самки |
15/15/ |
8 |
2—3.5 ìã/êã â |
|
Í. Ä. |
Lenz et al., |
|
|
15 |
|
8—10 ÷ (M1) èëè |
|
|
1995 |
|
|
|
|
â 17—19 ÷ (M2) |
|
|
|
|
|
|
|
9 ìåñ. |
|
|
|
SAMP-1 |
» |
20/20 |
3 |
20 мг/л с питьем |
= |
= |
Розенфельд, |
|
|
|
|
ночью |
|
|
2002 |
SAMP-1 |
» |
10/12 |
3 |
Òî æå |
–11 % |
= |
Òî æå |
SHR |
» |
50/50/ |
3 |
2 èëè 20 ìã/ë ñ |
Ì1 =; |
M1: â |
Anisimov |
|
|
50 |
|
питьем ночью |
M2 : |
1.9 ðàç; |
et al., 2003 |
|
|
|
|
|
+3 ìåñ. |
M2: = |
|
|
|
|
|
|
ÌÏÆ |
|
|
П р и м е ч а н и е. К — контроль; M — введение мелатонина; МПЖ — максимальная продолжительность жизни; СПЖ — средняя продолжительность жизни; Н. Д. — нет данных; = — отсутствие эффекта;
— увеличение; — уменьшение.
15.12.2.Опыты на крысах
Âопытах на самцах крыс линии CD мелатонин давали с питьевой водой (4 мг/л) без ограничения времени введения в течение 16 месяцев, начиная с 11—13-месячного возраста (Oakin-Bendahan et al., 1995). Дополнительные группы животных получали также с питьевой водой антагонист мелатонина М-(1,4-динигрофенил)-5-метокситриптамин (ML-23) в дозе 0.4 мг/л или их комбинацию в тех же дозах. До конца срока наблюдения, когда крысам было 26—29 месяцев, дожили 7 из 16 (44 %) контрольных крыс, 13 из 15 (87 %) крыс, получавших мелатонин, 6 из 10 животных, которым вводили препарат ML-23, и 8 из 10 крыс, которым вводили одновременно мелатонин
èего антагонист. У 5 из 7 крыс контрольной группы на вскрытии была выявлена пневмония, тогда как при введении мелатонина явных случаев пневмонии выявлено не было. Средний вес животных в конце эксперимента был одинаков во всех четырех группах. Интересно, что концентрация тестостерона в сыворотке крови крыс, получавших мелатонин, была в 2.8 раза выше, чем в контрольной группе. У крыс, которым вводили один ML-23 или антагонист в комбинации с мелатонином, уровень тестостерона был одинаков, не отличаясь статистически как от контрольного значения, так и от его уровня в группе, получавшей один мелатонин. Связывание 125I-мела- тонина в стволе мозга и гипоталамусе крыс под влиянием экзогенного ме-
195
В. Н. Анисимов
Рис. 15.12. Влияние мелатонина на выживаемость самок крыс, содержащихся при разных режимах освещения.
По оси абсцисс — возраст, сут.; по оси ординат — количество крыс, %.
латонина существенно увеличивалось, тогда как длительное введение его антагониста также увеличивало этот показатель. Авторы полагают, что парадоксальный результат применения антагониста мелатонина обусловлен тем обстоятельством, что в условиях хронической блокады рецепторов мелатонина его антагонистом ML-23 развивается гиперчувствительность ре-
196
Часть V. Модифицирующие факторы старения как средства для изучения его механизмов
Ðèñ. 15.12 (продолжение).
цепторов. Оценивая в целом результаты этого опыта, следует отметить его два основных недостатка: малое число животных в группах и завершение наблюдения до естественной гибели животных.
В опытах S. Meredith и соавт. (2000) кормящим потомство крысам линии Holtzman давали с питьевой водой мелатонин (10 г/мл) либо в ночные часы, либо постоянно, начиная с 1-го дня после родов. Контрольным жи-
197
В. Н. Анисимов
Рис. 15.13. Влияние мелатонина на развитие спонтанных опухолей у самок крыс, содержавшихся при разных режимах освещения.
По оси абсцисс — возраст, сут.; по оси ординат — количество крыс с опухолями, %.
вотным давали просто воду. На 21-й день потомство отсаживали и продолжали давать ему мелатонин постоянно или только в ночное время в течение всей жизни. Вес тела крыс, получавших мелатонин круглосуточно, в возрасте 24 и 28 месяцев, был меньшим, чем в двух других группах. При цикли- ческом назначении мелатонина число крыс в возрасте от 180 до 380 дней,
198
Часть V. Модифицирующие факторы старения как средства для изучения его механизмов
Ðèñ. 15.13 (продолжение).
имевших эстральные циклы ненормальной длительности, было достоверно меньшим, чем в группах, получавших воду или мелатонин круглосуточно. Применение мелатонина не влияло на число примордиальных фолликулов в яичниках крыс. Авторы делают вывод о том, что введение мелатонина в ночное время замедляет старение репродуктивной системы крыс. К сожале-
199
В. Н. Анисимов
нию, данных о влиянии мелатонина на другие параметры репродуктивной функции в работе не приводится.
В опытах И. А. Виноградовой и соавт. (2007) мелатонин вводили с питьевой водой в ночные часы (10 мг/л) самцам и самкам крыс, содержавшимся в условиях стандартного светового режима (12 ч свет : 12 ч темнота) (LD), естественного светового режима Северо-Запада России (Петрозаводск) (NL) или постоянного освещения (LL). Было установлено, что в условиях естественного режима освещения и постоянного освещения у животных наблюдалось ускоренное старение и уменьшение средней и максимальной продолжительности жизни. У животных наблюдалось преждевременное выключение эстральной функции и увеличивалась частота развития новообразований. Применение мелатонина оказывало нормализующее влияние на многие гормонально-метаболические показатели и предупреждало развитие возрастной патологии, включая опухоли (рис. 15.12 и 15.13).
15.12.3. Опыты на Drosophila melanogaster
Нами было изучено влияние мелатонина на продолжительность жизни плодовых мушек (Anisimov et al., 1997). В работе использована линия ВЭС Drosophila melanogaster, селектированная на высокий уровень эмбриональной смертности из природной популяции Лерик и прошедшая около 300 поколений строгого инбридинга. Линию ВЭС также характеризует уникальная динамика эмбриональной смертности, заключающаяся в возрастании частоты ранних эмбриональных деталей от 65 % в 1-e сутки яйцекладки до 95 % на 4-e cутки. Одной из возможных причин такой динамики может быть быстрое старение самок, связь которого с процессами перекисного окисления липидов широко обсуждается в литературе. Мелатонин разводили в 0.01 % этаноле и добавляли в среду в концентрации 100 мкг/мл, воздействуя на личинок 2—3 возраста, что, по мнению Л. К. Обуховой и соавт. (Obukhova et al., 1979), наиболее эффективно сказывается на продолжительности жизни взрослых особей. Продукты перекисного окисления липидов определяли у мух в возрасте 11 суток. Как можно судить по данным, представленным в табл. 15.15, у контрольных мух средняя продолжительность жизни самцов была на 14.6 % меньше, чем у самок (р < 0.05), тогда как медиана и скорость старения, рассчитанная как параметр a в уравнении Гомперца, между полами достоверно не различались. В группе мух, которым вводили мелатонин, ни один из указанных параметров не отличался от контроля и не различался по полу. Однако показатели максимальной продолжительности жизни мух обоего пола под влиянием мелатонина несколько уменьшились по сравнению с контролем.
Изучение параметров перекисного окисления липидов у мух различных групп показало, что у контрольных особей имеет место существенный половой диморфизм, а именно у самцов содержание конъюгированных гидроперекисей и кетодиенов в тканях было существенно меньшим, чем у самок
200