Влияние постоянного освещения на морфофункциональное состояние и ритмостаз печени крыс

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Имеются данные, что световое загрязнение, вызывающее дефицит мелатонина и нарушение циркадной ритмичности, связано с развитием злокачественных новообразований печени, неалкогольной жировой болезни печени, билиарного цирроза и ряда других патологий этого органа.

Цель — изучение особенностей хронического влияния постоянного освещения на лабильность морфофункционального состояния печени и структуры циркадных ритмов показателей, его характеризующих, у половозрелых крыс Вистар.

Материалы и методы. Исследование проведено на 80 крысах, разделенных на 2 группы: контрольную, в ней животных содержали при фиксированном световом режиме (свет/темнота 12/12 ч с включением света в 8:00 и выключением в 20:00), и экспериментальную, с содержанием животных при постоянном освещении 24 ч в сутки. Длительность эксперимента составляла 3 нед.

Результаты. Постоянное освещение вызывает увеличение размеров гепатоцитов, снижение ядерно-цитоплазматического отношения, средней плоидности и доли двухъядерных гепатоцитов, развитие жировой дистрофии, снижение экспрессии Bmal1 и Clock и повышение экспрессии per2 и p53 в гепатоцитах. Отмечается снижение содержания гликогена в гепатоцитах. Темновая депривация также вызывает рост содержания глюкозы, активности аспартатаминотрансферазы и снижение общего белка и альбумина в крови. Постоянное освещение вызывает перестройку циркадных ритмов площади ядра, площади гепатоцита и ядерно-цитоплазматического отношения, экспрессии Bmal1, per2, Clock и разрушение циркадных ритмов Ki67 и p53 в гепатоцитах. В условиях постоянного освещения происходит разрушение циркадных ритмов содержания липидов и гликогена в гепатоцитах, активности аланинаминотрансферазы в крови, содержания общего и прямого билирубина.

Заключение. Постоянное освещение вызывает перестройку циркадных ритмов ряда исследованных показателей на фоне морфофункциональных изменений, свидетельствующих о снижении адаптационных возможностей печени.

Об авторах

Севиль Альбертовна Грабеклис

Институт биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова

Email: ombn.ramn@mail.ru
ORCID iD: 0009-0002-3290-3768

инженер лаборатории химии протеолитических ферментов

Россия, Москва

Людмила Михайловна Михалева

Научно-исследовательский институт морфологии человека им. акад. А.П. Авцына Российского научного центра хирургии им. акад. Б.В. Петровского

Email: mikhalevalm@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2052-914X
Scopus Author ID: 57213652796

д-р мед. наук, чл.-корр. РАН, директор

Россия, Москва

Мария Александровна Козлова

Научно-исследовательский институт морфологии человека им. акад. А.П. Авцына Российского научного центра хирургии им. акад. Б.В. Петровского

Email: ma.kozlova2021@outlook.com
ORCID iD: 0000-0001-6251-2560
Scopus Author ID: 55976515700

канд. биол. наук, научный сотрудник лаборатории патологии клетки

Россия, Москва

Давид Александрович Арешидзе

Научно-исследовательский институт морфологии человека им. акад. А.П. Авцына Российского научного центра хирургии им. акад. Б.В. Петровского

Автор, ответственный за переписку.
Email: labcelpat@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3006-6281
SPIN-код: 4348-6781
Scopus Author ID: 55929152900
ResearcherId: G-8387-2014

канд. биол. наук, зав. лабораторией патологии клетки

Россия, Москва

Александр Михайлович Дыгай

Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии

Email: ombn.ramn@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6286-5315
Scopus Author ID: 56248430500
ResearcherId: A-4528-2015

д-р мед. наук, академик РАН, главный научный сотрудник

Россия, Москва

Список литературы

  1. Рапопорт С.И., Чибисов С.М., Бреус Т.К. и др. Хронобиология и хрономедицина: история и перспективы. Москва, 2018. С. 9–38.
  2. Forger D.B. Biological clocks, rhythms, and oscillations: The theory of biological timekeeping. Cambridge (MA): MIT Press, 2017.
  3. Чибисов С.М., Дементьев М.В., Благонравов М.Л. и др. Корреляционно-регрессионный анализ десинхроноза // Материалы конференции «Новые технологии в рекреации здоровья населения». 2018. С. 5–10.
  4. McKenna H., van der Horst G.T.J., Reiss I., Martin D. Clinical chronobiology: a timely consideration in critical care medicine // Crit. Care. 2018. Vol. 22, No. 1. P. 124. doi: 10.1186/s13054-018-2041-x
  5. Walker W.H. II, Bumgarner J.R., Walton J.C. et al. Light pollution and cancer // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21, No. 24. P. 9360. doi: 10.3390/ijms21249360
  6. Panda S. Circadian physiology of metabolism // Science. 2016. Vol. 354, No. 6315. P. 1008–1015. doi: 10.1126/science.aah4967
  7. Zimmet P., Alberti K.G.M.M., Stern N. et al. The circadian syndrome: is the metabolic syndrome and much more! // J. Intern. Med. 2019. Vol. 286, No. 2. P. 181–191. doi: 10.1111/joim.12924
  8. Mure L.S., Le H.D., Benegiamo G. et al. Diurnal transcriptome atlas of a primate across major neural and peripheral tissues // Science. 2018. Vol. 359, No. 6381. P. eaao0318. doi: 10.1126/science.aao0318
  9. Foster R.G., Roenneberg T. Human responses to the geophysical daily, annual and lunar cycles // Curr. Biol. 2008. Vol. 18, No. 17. P. R784–R794. doi: 10.1016/j.cub.2008.07.003
  10. Michel S., Meijer J.H. From clock to functional pacemaker // Eur. J. Neurosci. 2020. Vol. 51, No. 1. P. 482–493. doi: 10.1111/ejn.14388
  11. Reppert S.M., Weaver D.R. Coordination of circadian timing in mammals // Nature. 2002. Vol. 418, No. 6901. P. 935–941. doi: 10.1038/nature00965
  12. Verlande A., Masri S. Circadian clocks and cancer: Timekeeping governs cellular metabolism // Trends Endocrinol. Metab. 2019. Vol. 30, No. 7. P. 445–458. doi: 10.1016/j.tem.2019.05.001
  13. Anisimov V.N. Light desynchronosis and health // Light and Engineering. 2019. Vol. 27, No. 3. P. 14–25. doi: 10.33383/2018-120
  14. Leng Y., Musiek E.S., Hu K. et al. Association between circadian rhythms and neurodegenerative diseases // Lancet Neurol. 2019. Vol. 18, No. 3. P. 307–318. doi: 10.1016/S1474-4422(18)30461-7
  15. Rumanova V.S., Okuliarova M., Zeman M. Differential effects of constant light and dim light at night on the circadian control of metabolism and behavior // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21, No. 15. P. 5478. doi: 10.3390/ijms21155478
  16. Bumgarner J.R., Nelson R.J. Light at night and disrupted circadian rhythms alter physiology and behavior // Integr. Comp. Biol. 2021. Vol. 61, No. 3. P. 1160–1169. doi: 10.1093/icb/icab017
  17. Fárková E., Schneider J., Šmotek M. et al. Weight loss in conservative treatment of obesity in women is associated with physical activity and circadian phenotype: a longitudinal observational study // Biopsychosoc. Med. 2019. Vol. 13. P. 24. doi: 10.1186/s13030-019-0163-2
  18. Stevens R.G., Davis S., Mirick D.K. et al. Alcohol consumption and urinary concentration of 6-sulfatoxymelatonin in healthy women // Epidemiology. 2000. Vol. 11, No. 6. P. 660–665. doi: 10.1097/00001648-200011000-00008
  19. Audebrand A., Désaubry L., Nebigil C.G. Targeting GPCRs against cardiotoxicity induced by anticancer treatments // Front. Cardiovasc. Med. 2020. Vol. 6. P. 194. doi: 10.3389/fcvm.2019.00194
  20. Han Y., Chen L., Baiocchi L. et al. Circadian rhythm and melatonin in liver carcinogenesis: updates on current findings // Crit. Rev. Oncog. 2021. Vol. 26, No. 3. P. 69–85. doi: 10.1615/CritRevOncog.2021039881
  21. Poggiogalle E., Jamshed H., Peterson C.M. Circadian regulation of glucose, lipid, and energy metabolism in humans // Metabolism. 2018. Vol. 84. P. 11–27. doi: 10.1016/j.metabol.2017.11.017
  22. Mota M.C., Silva C.M., Balieiro L.C.T. et al. Social jetlag and metabolic control in non-communicable chronic diseases: a study addressing different obesity statuses // Sci. Rep. 2017. Vol. 7, No. 1. P. 6358. doi: 10.1038/s41598-017-06723-w
  23. Yalçin M., El-Athman R., Ouk K. et al. Analysis of the circadian regulation of cancer hallmarks by a cross-platform study of colorectal cancer time-series data reveals an association with genes involved in Huntington’s disease // Cancers (Basel). 2020. Vol. 12, No. 4. P. 963. doi: 10.3390/cancers12040963
  24. Шуркевич Н.П., Ветошкин А.С., Гапон Л.И. и др. Прогностическая значимость нарушений хронотипа суточного ритма артериального давления у нормотензивных лиц в условиях вахты на Крайнем Севере // Артериальная гипертензия. 2017. Т. 23, № 1. С. 36–46. doi: 10.18705/1607-419X-2017-23-1-36-46
  25. Ульяновская С.А. Влияние фотопериодики Севера на организм человека (обзор литературы) // Материалы Международной научно-практической конференции «Бородинские чтения», посвященной 90-летию академика РАН Юрия Ивановича Бородина. Новосибирск, 2019. С. 346–352.
  26. Wei Y., Neuveut C., Tiollais P., Buendia M.A. Molecular biology of the hepatitis B virus and role of the X gene // Pathol. Biol. (Paris). 2010. Vol. 58, No. 4. P. 267–272. doi: 10.1016/j.patbio.2010.03.005
  27. Masri S., Sassone-Corsi P. The emerging link between cancer, metabolism, and circadian rhythms // Nat. Med. 2018. Vol. 24, No. 12. P. 1795–1803. doi: 10.1038/s41591-018-0271-8
  28. Автандилов Г.Г. Диагностическая медицинская плоидометрия. Москва: Медицина, 2009. 192 с.
  29. Schneider C.A., Rasband W.S., Eliceiri K.W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis // Nat. Methods. 2012. Vol. 9, No. 7. P. 671–675. doi: 10.1038/nmeth.2089
  30. Ирьянов Ю.М., Силантьева Т.А., Горбач Е.Н., Ирьянова Т.Ю. Переносной аппаратно-программный комплекс и возможности его применения в гистологических исследованиях // Гений ортопедии. 2004. № 3. С. 96–98.
  31. Rubin Grandis J., Melhem M.F., Barnes E.L., Tweardy D.J. Quantitative immunohistochemical analysis of transforming growth factor-alpha and epidermal growth factor receptor in patients with squamous cell carcinoma of the head and neck // Cancer. 1996. Vol. 78, No. 6. P. 1284–1292. doi: 10.1002/(SICI)1097-0142(19960915)78:6<1284::AID-CNCR17>3.0.CO;2-X
  32. Lazzeri E., Angelotti M.L., Conte C. et al. Surviving acute organ failure: cell polyploidization and progenitor proliferation // Trends Mol. Med. 2019. Vol. 25, No. 5. P. 366–381. doi: 10.1016/j.molmed.2019.02.006
  33. Nagy P., Teramoto T., Factor V.M. et al. Reconstitution of liver mass via cellular hypertrophy in the rat // Hepatology. 2001. Vol. 33, No. 2. P. 339–345. doi: 10.1053/jhep.2001.21326
  34. Zhou D., Wang Y., Chen L. et al. Evolving roles of circadian rhythms in liver homeostasis and pathology // Oncotarget. 2016. Vol. 7, No. 8. P. 8625–8639. doi: 10.18632/oncotarget.7065
  35. Miyaoka Y., Ebato K., Kato H. et al. Hypertrophy and unconventional cell division of hepatocytes underlie liver regeneration // Curr. Biol. 2012. Vol. 22, No. 13. P. 1166–1175. doi: 10.1016/j.cub.2012.05.016
  36. Ельчанинов А.В., Фатхудинов Т.Х. Регенерация печени млекопитающих: Межклеточные взаимодействия. Москва: Наука, 2020. 126 с.
  37. Chojnacki C., Walecka-Kapica E., Romanowski M. et al. Protective role of melatonin in liver damage // Curr. Pharm. Des. 2014. Vol. 20, No. 30. P. 4828–4833. doi: 10.2174/1381612819666131119102155
  38. Esteban-Zubero E., Alatorre-Jiménez M.A., López-Pingarrón L. et al. Melatonin’s role in preventing toxin-related and sepsis-mediated hepatic damage: a review // Pharmacol. Res. 2016. Vol. 105. P. 108–120. doi: 10.1016/j.phrs.2016.01.018
  39. Yatsuji S., Hashimoto E., Tobari M. et al. Influence of age and gender in Japanese patients with non-alcoholic steatohepatitis // Hepatol. Res. 2007. Vol. 37, No. 12. P. 1034–1043. doi: 10.1111/j.1872-034X.2007.00156.x
  40. Hajam Y.A., Rai S. Melatonin and insulin modulates the cellular biochemistry, histoarchitecture and receptor expression during hepatic injury in diabetic rats // Life Sci. 2019. Vol. 239. P. 117046. doi: 10.1016/j.lfs.2019.117046
  41. Corona-Pérez A., Díaz-Muñoz M., Rodríguez I.S. et al. High sucrose intake ameliorates the accumulation of hepatic triacylglycerol promoted by restraint stress in young rats // Lipids. 2015. Vol. 50, No. 11. P. 1103–1113. doi: 10.1007/s11745-015-4066-0
  42. Schott M.B., Rasineni K., Weller S.G. et al. β-Adrenergic induction of lipolysis in hepatocytes is inhibited by ethanol exposure // J. Biol. Chem. 2017. Vol. 292, No. 28. P. 11815–11828. doi: 10.1074/jbc.M117.777748
  43. Panasiuk A., Dzieciol J., Panasiuk B., Prokopowicz D. Expression of p53, Bax and Bcl-2 proteins in hepatocytes in non-alcoholic fatty liver disease // World J. Gastroenterol. 2006. Vol. 12, No. 38. P. 6198–6202. doi: 10.3748/wjg.v12.i38.6198
  44. Fu L., Pelicano H., Liu J. et al. The circadian gene Period2 plays an important role in tumor suppression and DNA damage response in vivo // Cell. 2002. Vol. 111, No. 1. P. 41–50. doi: 10.1016/s0092-8674(02)00961-3
  45. Hardeland R. Melatonin and the pathologies of weakened or dysregulated circadian oscilla sis // Oncotarget. 2017. Vol. 8, No. 57. P. 96476–96477. doi: 10.18632/oncotarget.22255
  46. Scheving L.A. Biological clocks and the digestive system // Gastroenterology. 2000. Vol. 119, No. 2. P. 536–549. doi: 10.1053/gast.2000.9305
  47. Zatloukal K., Denk H., Spurej G., Hutter H. Modulation of protein composition of nuclear lamina. Reduction of lamins B1 and B2 in livers of griseofulvin-treated mice // Lab. Invest. 1992. Vol. 66, No. 5. P. 589–597.
  48. Chua E.C., Shui G., Lee I.T. et al. Extensive diversity in circadian regulation of plasma lipids and evidence for different circadian metabolic phenotypes in humans // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013. Vol. 110, No. 35. P. 14468–14473. doi: 10.1073/pnas.1222647110
  49. Bailey S.M. Emerging role of circadian clock disruption in alcohol-induced liver disease // Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2018. Vol. 315, No. 3. P. G364–G373. doi: 10.1152/ajpgi.00010.2018
  50. DePietro R.H., Knutson K.L., Spampinato L. et al. Association between inpatient sleep loss and hyperglycemia of hospitalization // Diabetes Care. 2017. Vol. 40, No. 2. P. 188–193. doi: 10.2337/dc16-1683

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Печень крыс контрольной группы. Окраска гематоксилином и эозином: a — ×200, b — ×400

Скачать (310KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Печень крыс экспериментальной группы: a — окраска гематоксилином и эозином, ×400; b — окраска суданом III c докраской гематоксилином, ×400

Скачать (285KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2023



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».