The effect of dark deprivation on the dynamics of body weight and the level of Klotho protein in the blood of animals

封面

如何引用文章

全文:

详细

The effect of 30-day dark deprivation (light-dark mode 24/0 h) on the dynamics of body weight and the level of Klotho protein in the blood of 4-month-old white mongrel female rats was studied. It was found that prolonged dark deprivation is accompanied by an increase in animal body weight against the background of a statistically significant decrease in the level of melatonin and Klotho protein in blood serum. It is a marker of premature aging. Melatonin had a protective effect on the body of animals, contributed to a decrease in body weight against the background of an increase in the content of Clotho protein in blood serum.

全文:

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)

 

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

 

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).

×

作者简介

Larisa Kondakova

Volgograd State Medical University

编辑信件的主要联系方式.
Email: larisakondakova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9028-2993

Candidate of Medical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Histology, Embryology, Cytology

俄罗斯联邦, Volgograd

Victoria Bagmetova

Volgograd State Medical University

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

Doctor of Medical Sciences, Associate Professor, Senior Researcher at the Laboratory of Synthesis of Innovative Medicines of the Scientific Center for Innovative Medicines with Pilot Production

俄罗斯联邦, Volgograd

Viktor Sirotenko

Volgograd State Medical University

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

Doctor of Pharmaceutical Sciences, Associate Professor of the Department of Pharmacology and Bioinformatics

俄罗斯联邦, Volgograd

Tatyana Smirnova

Volgograd State Medical University

Email: tssmirnova2013@yandex.ru

Candidate of Medical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Histology, Embryology, Cytology

俄罗斯联邦, Volgograd

参考

  1. Davydov V.V., Medvedev D.V., Shodiev D.R., Nekra- sova M.S. The effect of violation of the light regime on lipid metabolism and functional indicators in intact rats and animals with alimentary obesity. Eruditio Juvenile. 2017;2:175–184. (In Russ.).
  2. Olejnik A., Franczak A., Krzywonos-Zawadzka A. et al. The biological role of Klotho protein in the development of cardiovascular diseases. BioMed Research International. 2018;2018:5171945. doi: 10.1155/2018/5171945.
  3. Nesterova A.A., Glinka E.Yu., Tyurenkov I.N., Perfilova V.N. Protein Klotho – universal regulator of physiological processes in the organism. Progress in physiological science = Uspekhi fiziologicheskikh nauk. 2020;51(2):88–104. (In Russ.) doi: 10.31857/S0301179820020083.
  4. Smirnova V.O., Barykina I.N., Salasyuk A.S. et al. Possibilities of prolonged-release melatonin in the correction of symptoms of metabolic syndrome. Rossiiskii kardiologicheskii zhurnal = Russian Journal of Cardiology. 2016;6(134):61–67. (In Russ.)
  5. Timoshchenko O.V., Stakhneva E.M., Ragino Yu.I., Nikitin Yu.P. Kloto protein in blood in men with type 2 diabetes mellitus and its associations with cardiometabolic risk factors. Sibirskiy nauchnyy meditsinskiy zhurnal = Siberian Scientific Medical Journal. 2021;2:21–27. (In Russ.)

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Fig. 1. Effect of melatonin on the dynamics of body weight in outbred female white rats with accelerated aging caused by 30-day dark deprivation (light-dark cycle 24/0 h), M ± m

下载 (94KB)
3. Fig. 2. Effect of melatonin on the rate of body weight gain in outbred female white rats with accelerated aging caused by 30-day dark deprivation (light-dark cycle 24/0 h)

下载 (96KB)
4. Fig. 3. Effect of melatonin on the relative rate of body weight gain in outbred female white rats with accelerated aging caused by 30-day dark deprivation (light-dark cycle 24/0 h)

下载 (88KB)
5. Fig. 4. Effect of 30-day dark deprivation on the level of melatonin in the blood serum of outbred female white rats (light-dark cycle 24/0 h), M ± m

下载 (72KB)
6. Fig. 5. Effect of 30-day dark deprivation on the level of Klotho protein in the blood serum of outbred female white rats without treatment and with melatonin treatment (light-dark cycle 24/0 h), M ± m

下载 (68KB)

版权所有 © Кондакова Л.I., Багметова В.V., Сиротенко В.S., Смирнова Т.S., 2025

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用 4.0国际许可协议的许可。

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».