Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Петрозаводский государственный университет» (ПетрГУ)

На правах рукописи

МАТВЕЕВА Юлия Павловна

ВЛИЯНИЕ ГОДОВОГО ЦИКЛА ФОТОПЕРИОДИЗМА

НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗРАСТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ ЛАБОРАТОРНЫХ КРЫС

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СЕЗОНА РОЖДЕНИЯ

03.02.08 – экология 03.03.01 – физиология

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Виноградова Ирина Анатольевна

Петрозаводск – 2015

2

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ...................................................... 4

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Факторы, влияющие на состояние здоровья и заболеваемость человека

на Севере ........................................................................................................ 13

1.2. Роль эпифиза в регуляции суточных и сезонных биоритмов .................. 26

1.3. Параметры выбора биологических возрастных маркеров старения ....... 37

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Животные ................................................................................................ 48

2.2. Схема эксперимента ................................................................................ 49

2.3. Методы изучения параметров гомеостаза ............................................... 52

2.3.1. Физиологические (неинвазивные) методы исследования

2.3.1.1. Методика определения скорости полового созревания ........... 52

2.3.1.2. Методика определения массы тела .......................................... 52

2.3.1.3. Методика определения потребления корма ............................. 53

2.3.1.4. Методика определения эстральной функции........................... 53

2.3.1.5. Методика определения ректальной температуры тела ............ 55

2.3.1.6. Методика определения диуреза и потребления воды .............. 55

2.3.1.7. Методика определения анализа мочи ...................................... 56

2.3.2. Биохимические методы исследования крови

2.3.2.1. Методика определения уровня глюкозы в крови ..................... 57

2.3.3 Патоморфологические методы исследования................................. 57

2.3.4. Методика оценки продолжительности жизни ............................... 58

2.4. Статистическая обработка результатов исследования ............................ 58

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Влияние годового цикла фотопериодизма на физиологические возрастные

параметры в зависимости от сезона рождения крыс...................................... 59

3

3.2. Влияние годового цикла фотопериодизма на возрастную патологию

в зависимости от сезона рождения крыс ........................................................ 94

3.3. Влияние годового цикла фотопериодизма на продолжительность жизни

крыс в зависимости от сезона рождения ........................................................ 109

ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................................ 114

ВЫВОДЫ .......................................................................................................... 116

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ................... 119

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................................................... 120

4

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования

На территории Севера России за последние два десятилетия наблюдается

снижение рождаемости, увеличение смертности и как следствие уменьшение

средней продолжительности жизни [Дударев А.А., Талыкова Л.В., 2012; Dudarev

A.A., Odland J.O., 2013]. Поэтому в настоящее время особый интерес представляет

изучение Севера с позиции факторов, формирующих здоровье населения. Боль-

шие территории Севера различаются весьма существенно, в связи с чем распола-

гающиеся в европейской части России северные регионы, куда входит и Респуб-

лика Карелия, получили название «Европейский Север». Проживание на Севере

сопряжено с воздействием на организм неуправляемых природно-климатических

условий, свойственных этому региону, ряд из которых является уникальным [Бо-

рисенков М.Ф., 2007; Гудков А.Б., Попова О.Н., Лукманова Н.Б., 2012]. Взаимо-

действие экстремальных факторов Севера вызывает перестройку целого ряда об-

менных процессов и неблагоприятно сказывается на состоянии функциональных

систем [Бойко Е.Р., 2012]. Так, на Севере существует своя особенная фотоперио-

дика. Географическое положение Карелии особенно сказывается на сезонной фо-

топериодичности. Во время летнего солнцестояния солнце уходит за горизонт

только на короткое время и на этот период устанавливаются сумеречные белые

ночи. Зимой малая продолжительность светового дня обусловлена низким поло-

жением солнца над горизонтом. Длительность светового дня является наиболее

стабильной величиной, поскольку на одной широте в один и тот же период года

она одинакова. С увеличением географической широты контрастность сезонов

года возрастает, достигая максимума в приполярных и полярных районах. Осо-

бенно демонстративны в этом отношении лето и зима, когда отмечаются макси-

мальные различия светового режима. На высокоширотных территориях фотопе-

риодическая зависимость представляет собой ритмообразующий фактор, влияю-

щий на жизнедеятельность организма.

5

Известно, что одним из регуляторов физиологических ритмов у человека и

животных является циркадианный и циркануальный циклы [Di Lorenzo L. et. al.,

2003]. Непосредственное участие в синхронизации функций организма с фотопе-

риодом принадлежит эпифизу, активность которого изменяется в зависимости от

времени суток и уровня освещенности [Arendt J., 2005]. Нарушение световых ус-

ловий значительно влияет на выработку мелатонина, который участвует в регуля-

ции суточных и сезонных ритмов организма, обменных процессах, репродуктив-

ной функции, антиоксидантной и противоопухолевой защите организма [Вино-

градова И.А., 2007; Анисимов В.Н., Виноградова И.А., 2008; Bullough J.D., Rea

M.S., Figueiro M.G., 2006]. Снижение уровня мелатонина в организме, по мнению

ряда исследователей, является причиной приводящей к сокращению продолжи-

тельности жизни, развитию возрастной патологии, включая новообразования, и,

как следствие, к преждевременной смерти [Виноградова И.А., Анисимов В.Н.,

2012; Hansen J., 2006; Stevens R.G., 2006].

Световой фактор оказывает влияние на протекание важных фотобиологиче-

ских процессов в организме. Суточные и сезонные колебания интенсивности све-

та являются внешними факторами, регулирующими такие физиологические про-

цессы как рост, размножение, двигательная активность, сон. В этой связи измене-

ния светового режима могут вызвать патологические нарушения в различных сис-

темах органов и повлиять на продолжительность жизни [Анисимов В.Н., 2008].

Установлено, что одним из ведущих климатических факторов Севера, влияющих

на изменение эндокринного статуса человека [Типисова Е.В., 2009] и вегетатив-

ной нервной системы [Хаснулин В.И., 1998], является сезонная контрастность

длительности светового дня в течение годового цикла [Бичкаева Ф.А., 2008]. В

многочисленных исследованиях показано негативное влияние различного свето-

вого излучения, а так же его продолжительности и интенсивности на различные

биологические объекты [Анисимов В.Н., 2008; Виноградова И.А., Анисимов В.Н.,

2012; Kerenyi N., 2002; Anisimov V.N. et al., 2004; Bullough J.D. et al., 2006;

Vinogradova I.A. et al., 2010].

6

Несмотря на имеющиеся в достаточном количестве сведений о влиянии на-

рушения суточного фотопериодизма на различные показатели гомеостаза, био-

маркеры старения, развитие возрастной патологии и продолжительность жизни

[Арушанян Э.Б., Бейер Э.В., 1995; Бойко Е.Р., Ткачев А.В., 1995; Виноградова

И.А., Анисимов В.Н., 2012; Arendt J., 2006], влияние изменения естественной кон-

трастной сезонной освещенности Северо-запада России в различные периоды

роста животных на эти параметры изучено недостаточно. Таким образом, в на-

стоящее время остается невыясненным вопрос о влиянии сезонных изменений

длительности фотопериода на Европейском Севере на показатели гомеостаза, фи-

зиологические возрастные параметры и продолжительность жизни.

Цель исследования

Целью диссертационного исследования явилось сравнительное комплекс-

ное исследование влияния колебаний естественной сезонной освещенности на

широте г. Петрозаводска (61°817' северной широты) на физиологические возрас-

тные параметры и продолжительность жизни самок и самцов крыс с весенней и

осенней датой рождения.

Задачи исследования

В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи:

1. Изучить влияние колебаний естественной сезонной освещенности на

широте г. Петрозаводска на физиологические возрастные параметры и продолжи-

тельность жизни крыс, рожденных в весенний период.

2. Изучить влияние колебаний естественной сезонной освещенности на

широте г. Петрозаводска на физиологические возрастные параметры и продолжи-

тельность жизни крыс, рожденных в осенний период.

3. Провести анализ влияния естественного освещения Карелии на фи-

зиологические возрастные параметры и продолжительность жизни крыс в сравне-

7

нии с аналогичными параметрами в условиях фиксированного стандартного ре-

жима освещения.

Научная новизна исследования

Впервые было изучено влияние фотопериодизма Северо-запада России (на

широте г. Петрозаводска) на физиологические возрастные параметры крыс (по-

требление корма и воды, масса тела, суточный диурез, функциональные периоды

роста, общий и биохимический анализ мочи, эстральный цикл, уровень глюкозы в

крови, ректальная температура тела), продолжительность жизни и возрастную па-

тологию (включая развитие онкозаболеваний) в зависимости от сезона рождения.

В диссертационной работе впервые установлено, что сезонная фотоперио-

дическая зависимость представляет собой ритмообразующий фактор, который вне

зависимости от сезона рождения крыс способствует десинхронизации биологиче-

ских ритмов, что в конечном итоге приводит к развитию возрастной патологии,

ускоренному старению организма и преждевременной смерти животных.

Впервые получены экспериментальные данные, свидетельствующие о не-

благоприятном действии сезонных колебаний естественного освещения Карелии

(«белые ночи» в летний период и удлиненная темновая фаза в осенне-зимний пе-

риод) на показатели гомеостаза, продолжительность жизни и риск развития воз-

растной патологии у крыс.

Впервые показано, что сезонная изменчивость показателей функциональ-

ных систем организма зависит от циркануальных колебаний освещенности и оп-

ределяет эффективность приспособительных реакций к фотозависимым факторам

среды в течение эндогенного года животных. Более благоприятным для жизне-

деятельности является изменение со дня рождения фотопериода в сторону увели-

чения темновой фазы и сокращения светлого периода, чем противоположные из-

менения – сокращение темновой фазы и увеличение светлого периода суток.

8

Впервые получены сведения о том, что темп старения, развитие возрастной

патологии и продолжительность жизни крыс, рожденных в разные сезоны года,

зависят от фотопериодических условий раннего и позднего онтогенеза.

Научно-практическая значимость работы

Полученные данные дополняют имеющиеся сведения о функционировании

эпифиза в онтогенезе при изменении световых условий окружающей среды и ме-

ханизмах старения. Результаты работы свидетельствуют о неблагоприятном

влиянии сезонной асимметрии фотопериодизма на физиологические возрастные

параметры, продолжительность жизни и развитие возрастной патологии. Полу-

ченные результаты исследования о влиянии циаркануальных ритмов в зависимо-

сти от сезона рождения на показатели гомеостаза, развитие возрастной патологии

и продолжительность жизни лабораторных животных могут быть использованы

для экстраполяции полученных данных на человека и не исключают возможность

дальнейшего эпидемиологического исследования циркануальной зависимости

процессов старения у коренного населения, проживающего в высоких широтах, от

сезона рождения и фотопериодических условий раннего и позднего онтогенеза.

Внедрение в практику полученных результатов данного экспериментального ис-

следования требует дальнейшей клинической проработки для оценки индивиду-

ального риска развития возрастной патологии и нарушений параметров гомеоста-

за с учетом сезона рождения. Анализ влияния циркануальных ритмов освещенно-

сти в северных регионах на ускоренное старение организма и риск преждевре-

менной смерти связан с перспективой развития персонифицированной предик-

тивной медицины.

9

Положения, выносимые на защиту

1. Изменение продолжительности светового дня в течение годового цик-

ла на широте г. Петрозаводска (61°817' с.ш.) приводит к нарушению циркануаль-

ных ритмов организма лабораторных животных.

2. Содержание самцов и самок крыс вне зависимости от сезона рожде-

ния в условиях естественного освещения Карелии (на широте г. Петрозаводска)

сопровождается ускоренным старением многих функциональных систем и орга-

низма в целом, развитием возрастной патологии (в том числе спонтанных опухо-

лей), уменьшает продолжительность жизни и приводит к преждевременной смер-

ти по сравнению с содержанием животных в условиях фиксированного стандарт-

ного чередующегося режима освещения.

3. В условиях естественного освещения у крыс с весенней датой рожде-

ния увеличение продолжительности светового дня, вплоть до отсутствия темно-

вой фазы суток, приходится на период раннего онтогенеза, что нарушает упоря-

доченность биологических процессов (десинхроноз) во время фазы прогрессивно-

го роста, оказывает негативное влияние на физиологические возрастные парамет-

ры, способствует более быстрому развитию возрастной патологии и сокращению

продолжительности жизни.

4. В условиях естественного освещения у крыс, рожденных в осенний

сезон, увеличение продолжительности темновой фазы и сокращение длительно-

сти светового дня в период раннего онтогенеза нарушает годовой эндогенный

цикл и замедляет развитие организма во время фазы прогрессивного роста, в то

время как увеличение продолжительности светового дня приходится на период

позднего онтогенеза, что так же может привести к нарушению упорядоченности

биологических процессов (десинхроноз) в период стабильного или регрессивного

роста.

10

Публикации по теме диссертации

По материалам диссертации опубликовано 33 печатных работы, из них 12

статей, 8 из которых – в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ для

опубликования материалов диссертационных исследований; 21 – в виде тезисов

докладов, 4 из которых – в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Все результаты и положения диссертационного исследования полностью отраже-

ны в публикациях.

Работа выполнена при поддержке Программы стратегического развития

2012-2016 гг. «Университетский комплекс ПетрГУ в научно-образовательном

пространстве Европейского Севера: стратегия инновационного развития», гранта

РГНФ_a № 12-06-00340 «Циркануальные ритмы в процессе адаптации организма

к условиям Европейского Севера: механизмы и пути профилактики», в рамках

конкурса им. академика В.В. Фролькиса Научного медицинского общества герон-

тологов и гериатров Украины и Института геронтологии НАМН Украины для мо-

лодых ученых, работающих в области исследований роли процессов регуляции на

всех уровнях жизнедеятельности организма в механизмах старения (2013).

Апробация работы

Основные результаты диссертационного исследования были представлены

на научно-практической конференции с международным участием «Физическая

культура, спорт, здоровье и долголетие» (Ростов-на-Дону, 2011); научно-

практической конференции с международным участием «Ускоренное старение:

механизмы, диагностика, профилактика» (Киев, 2012); II Российском съезде по

хронобиологии и хрономедицине с международным участием (Москва, 2012); XV

Юбилейной всероссийской медико-биологической конференции молодых иссле-

дователей с международным участием «Фундаментальная наука и клиническая

медицина – Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2012); VIII Всероссийской

конференции с международным участием, посвященной 220-летию со дня рожде-

11

ния академика К.М. Бэра «Механизмы функционирования висцеральных систем»

(Санкт-Петербург, 2012); XIX, XX, XXI Российских национальных конгрессах

«Человек и лекарство» (Москва, 2012, 2013, 2014); VII научно-практической ге-

ронтологической конференции «Пушковские чтения» (Санкт-Петербург, 2012);

Первой Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых

«Проблемы разработки новых лекарственных средств» (Москва, 2013); конферен-

ции по фундаментальной онкологии «Петровские чтения» (Санкт-Петербург,

2013, 2014); конференции молодых ученых с международным участием «Акту-

альные вопросы геронтологии и гериатрии», посвященной памяти академика В.В.

Фролькиса (Киев, 2013); II Российском симпозиуме с международным участием

«Световой режим, старение и рак» (Петрозаводск, 2013); международной научной

конференции Северного (Арктического) федерального университета им. М.В.

Ломоносова (Архангельск, 2013); научно-практической конференции с междуна-

родным участием «Тринадцатые Данилевские чтения» (Харьков, 2014); научно-

практической конференции с международным участием и школой молодых уче-

ных «Фармакология, физиология и патология почек, мочевыводящих путей и

водно-солевого обмена» (Харьков, 2014); Всероссийской конференции с между-

народным участием, посвященной 90-летию со дня рождения академика АМН

СССР Артура Викторовича Вальдмана «Инновации в фармакологии: от теории к

практике» (Санкт-Петербург, 2014).

Связь с планом НИР

Тема диссертации является составной частью научно-исследовательской

работы федерального государственного бюджетного образовательного учрежде-

ния высшего профессионального образования «Петрозаводский государственный

университет».

12

Личный вклад автора

Основные результаты получены лично автором, как и их анализ с примене-

нием современных методов статистической обработки. Личный вклад автора в

диссертационное исследование состоял в планировании, проведении эксперимен-

тов, статистической обработке и анализе данных, обсуждении полученных ре-

зультатов работы и написании диссертации. Автор принимала участие во всех

экспериментах, включавших в себя физиологические, патоморфологические ме-

тоды исследования, биохимические методы исследования крови и мочи, а также в

статистическом анализе данных.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания

материалов и методов исследования, собственных результатов и обсуждений, за-

ключения и выводов. Объем работы составляете 144 страниц. Список литературы

содержит 250 источников, в том числе 138 отечественных и 112 зарубежных. Дис-

сертация иллюстрирована 21 таблицей и 25 рисунками.

13

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Факторы, влияющие на состояние здоровья и заболеваемость

человека на Севере

Проживание в экстремальных природно-климатических условиях Севера

обусловило формирование особой «северной популяции» человека. Связано это с

тем, что целый комплекс экстремальных природно-климатических факторов, воз-

действуя на организм, вызывает перестройку целого ряда обменных процессов и

сказывается на состоянии функциональных систем. Процесс освоения северных

территорий сопровождается сложными социально-демографическими процесса-

ми, в результате чего в настоящее время на Севере совместно проживают группы

населения, характеризующиеся различной адаптированностью к этим условиям

[Бойко Е.Р., 2012].

Жизнедеятельность человека во многом зависит от условий обитания и

внешних факторов, которые оказывают влияние на физиологические процессы в

организме [Бойко Е.Р., 2009]. Сезонная изменчивость погодных условий приводит

к тому, что отдельные факторы внешней среды приобретают условно рефлектор-

ное значение [Логинова Т.П., 2006]. Климатические условия Севера, в зависимо-

сти от географической широты, колеблются от крайне суровых (экстремальных)

до относительно комфортных. Однако необходимо иметь в виду, что северные зо-

ны даже с относительно комфортными условиями оказывают на человека небла-

гоприятное влияние. Это связано с рядом своеобразных не избегаемых природных

и экологических факторов. К таким природно-климатическим условиям относятся

длительная и суровая зима, короткое и холодное лето, выраженная неустойчи-

вость и изменчивость погоды, а так же резкая контрастная длительность светово-

го дня в течение года, сниженная естественная освещенность и длительное сол-

нечное сияние, геомагнитная активность, бедность флоры и фауны, своеобразие

питания, микроэлементный состав почвы и воды [Авцын А.П. и др., 1985; Бичкае-

ва Ф.А., 2008].

14

На современном этапе здравоохранение и соответствующие биологические

и медицинские науки должны в полном объеме учитывать своеобразие климато-

географических особенностей той территории, на которой проживает и осуществ-

ляет трудовую деятельность население. Гигантский трудноосваиваемый и жиз-

ненно необходимый для России Север, является территорией с неблагоприятными

природно-климатическими условиями [Борисенков М.Ф., 2007]. В климатогео-

графическом отношении на территории России выделяют Азиатский Север (Тю-

менская, Томская, Камчатская, Магаданская, Сахалинская области) и Европей-

ский Север (Мурманская, Архангельская и отчасти Вологодская области, Респуб-

лика Карелия и Республика Коми) [Гудков А.Б., Попова О.Н., Лукманова Н.Б.,

2012]. Степень комфортности оценивается по пятибалльной шкале. Согласно этой

шкале, все оцениваемые регионы делятся на комфортные, прекомфортные, гипо-

комфортные, дискомфортные и экстремальные [Хаснулин В.И. и др., 2005].

Климат Севера формируется под влиянием специфических и неспецифиче-

ских факторов [Гудков А.Б., Попова О.Н., Лукманова Н.Б., 2012]. К неспецифиче-

ским факторам относятся: холод, высокая относительная влажность, тяжелый аэ-

родинамический режим, то есть факторы, которые встречаются и в других регио-

нах Земли. К специфическим для северных широт факторам можно отнести изме-

нение фотопериодизма, колебание атмосферного давления и факторы электро-

магнитной природы. Необходимо подчеркнуть, что отрицательное воздействие

этой группы практически не блокируется социальными и другими мерами защи-

ты. В силу этих причин Север предъявляет к организму человека повышенные

требования, вынуждая его использовать дополнительные социальные, биологиче-

ские и медико-профилактические средства защиты от их неблагоприятного воз-

действия [Гудков А.Б., Попова О.Н., Лукманова Н.Б., 2012; Rintamaki H., 1998;

Pasche A., 2001; Risikko T., Makinen T., Hassi J., 2001]. Возможность человека пе-

реносить воздействие экстремальных ситуаций в значительной мере зависит от

индивидуальных особенностей физиологической реактивности организма, скоро-

сти включения и эффективности деятельности механизмов адаптации в различные

сезоны года, физиологические системы здоровых людей чутко реагируют на се-

15

зонные колебания геофизических факторов [Агаджанян Н.А., Радыш И.В., Хиса-

мутдинов А.Ф., 2009]. Одни исследователи полагают, что на организм человека

большее влияние оказывает фотопериодизм, другие – продолжительное действие

низких температур [Бичкаева Ф.А., 2008], данные параметры сильнее выражены у

жителей тех стран мира, где наблюдаются наибольшие различия между зимой и

летом [Агаджанян Н.А., Радыш И.В., Хисамутдинов А.Ф., 2009].

1.1.1. Влияние низких температур на состояние здоровья и заболеваемость

человека на Севере

С медико-социальной точки зрения, одним из основных климатических

факторов северных территорий является холод. Под термином «холод» понимает-

ся совокупность метеорологических условий, если их воздействие на организм

человека сопряжено с риском возникновения различных нарушений теплового

состояния или развития холодовых травм [Гудков А.Б., Попова О.Н., Лукманова

Н.Б., 2012]. Европейский Север характеризуется резкими колебаниями темпера-

туры зимой, которые могут достигать 15–20°С в сутки. Длительное воздействие

холода прямо или косвенно влияет практически на все процессы жизнедеятельно-

сти организма и вызывает развитие холод-ассоциированных симптомов [Гераси-

мова Л.И., 2008]. В организме человека в условиях холодного климата происхо-

дит формирование синдромов, связанных с хроническим функциональным пере-

напряжением. В частности, наблюдается повышение артериального давления,

усиление тонического напряжения периферических сосудов, повышение гемо-

концентрации, склонность к развитию артериального тромбоза и увеличению

риска гемодинамических нарушений [Потапов А.И., Устюшин Б.В., Ястребов

Г.Г., 1996; Бойко Е.Р., Башканов А.С., Потолицына Н.Н., 2001; Hassi J., Raatikka

V.P., Huurre M., 2003]. Развивается комплекс морфологических и функциональ-

ных изменений органов дыхания направленных на снижение гипоксемии [Бойко

Е.Р., 2012; Dudarev A.A., Talykova L.V., Odland J.O., 2013]. Со стороны эндокрин-

но-метаболического гомеостаза происходит снижение физиологических функций

организма [Бойко Е.Р., Ткачев А.В., 1995], и в связи с этим сокращение границ

16

между патологией и физиологией. Перенапряжение эндокринной регуляции и ме-

таболических процессов обуславливает высокую заболеваемость, своеобразие

клиники, тенденцию к хронизации ряда патологических процессов и как итог –

сокращение продолжительности жизни [Бичкаева Ф.А., 2008].

Важная регуляторная роль в адаптации к низким температурам окружаю-

щей среды на Севере отводится активации липидного обмена (фосфолипиды,

жирные кислоты и холестерин) путем изменения вязкости мембран клеток [Сево-

стьянова Е.В., 2013]. В ряде работ изучаются сезонные особенности в содержании

липидов в крови у жителей Севера. В исследованиях показано преимущественное

повышение уровня общего холестерина в крови в зимнее время и его связь со

снижением температуры окружающего воздуха [Бойко Е.Р., 2005; Севостьянова

Е.В., 2013; Gordon D. et al., 1986].

1.1.2. Влияние влажности воздуха, ветра и барометрического давления

на организм человека на Севере

Другим фактором природной среды, в такой же мере характерным для вы-

соких широт, как и холод, является низкое абсолютное содержание водяных па-

ров в атмосфере. На Севере относительная влажность вследствие низких темпера-

тур во все времена года высока – 65–95%. Но абсолютное содержание влаги в

воздухе при низких отрицательных температурах в соответствии с законами фи-

зики ничтожно мало, так как низкие температуры обусловливают малое содержа-

ние влаги в атмосфере – в среднем 1–3 г/м3 [Гудков А.Б., Попова О.Н., Лукманова

Н.Б., 2012]. Повышенная влажность при низкой температуре воздуха способству-

ет переохлаждению организма [Логинова Т.П., 2006].

Ветровой режим, усугубляет действие низких температур, усиливает тепло-

отдачу и способствует охлаждению тела, вплоть до отморожения открытых уча-

стков, сильный ветер способствует истощению нервной системы, затруднению

дыхания [Логинова Т.П., 2006].

Так же на территории Севера европейской части России наблюдаются коле-

бания среднемесячного барометрического давления. Наибольшие показатели от-

17

мечаются в зимние и весенние месяцы, наименьшие – в летние и осенние [Логи-

нова Т.П., 2006]. Эти явления приводят к ухудшению здоровья у больных с сер-

дечно-сосудистой патологией, наблюдается увеличение артериального давления и

удельного периферического сопротивления сосудов [Логинова Т.П., 2006; Бич-

каева Ф.А., 2008].

1.1.3. Влияние геомагнитной активности на состояние здоровья

и заболеваемость человека на Севере

Иономагнитные возмущения и магнитные бури оказывают существенное

влияние на ряд жизнеобеспечивающих систем организма человека. Вне зависимо-

сти от сезона года магнитные бури совпадают с повышенным уровнем частоты

случаев приступов стенокардии, тахиаритмии, инсультов, скоропостижных смер-

тей от острой коронарной недостаточности [Бичкаева Ф.А., 2008]. Выявлено, что

в период магнитных бурь возникают явления десинхроноза сердечно-сосудистой

системы, одним из первых признаков которого являются изменения амплитуды и

периода биологических ритмов сократительной силы сердца. Имеет место фено-

мен угасания амплитуды ритма при воздействии информационного стресс факто-

ра, каким и является сверхнизкое частотное магнитное излучение [Чибисов С.М. и

др., 2006]. В магнитновозмущенные дни увеличивается содержание в крови сома-

тотропина, адренокортикотропного, тиреотропного гормонов, тестостерона и

снижается концентрация тироксина, прогестерона, альдостерона и кортизола. По-

вышенное содержание центральных гормонов свидетельствует о реакции со сто-

роны гипоталамо-гипофизарной системы на изменение магнитного поля, а, следо-

вательно, о развитии последующего за ним процесса изменения синтеза и экскре-

ции периферических гормонов [Бичкаева Ф.А., 2008].

1.1.4. Сезонная фотопериодичность и состояние здоровья человека

на Севере

Северные регионы характеризуются не только высокими перепадами тем-

пературы и влажности, но и контрастной динамикой продолжительности светово-

18

го дня [Гудков А.Б., Попова О.Н., Лукманова Н.Б., 2012]. Чередование дня и ночи

– наиболее важный регулятор физиологических ритмов у всех живых организмов

[Anisimov V.N., 2006; Vinogradova I.A. et al., 2009]. Свет играет роль внешнего

сигнала, синхронизирующего «биологические часы» организма, поэтому значи-

тельные сезонные колебания интенсивности и фазы суточного ритма естественно-

го освещения приводят к тому, что циркадианная система организма северян на-

ходится в состоянии постоянного напряжения [Борисенков М.Ф., 2007].

Особенность фотопериодичности заключается в том, что в течение длитель-

ного времени солнце либо постоянно находиться над горизонтом (максимальный

световой день), либо скрыто за ним (минимальный световой день). Биологическая

тьма ярко выражена в декабре и январе, ноябрь и февраль относится к биологиче-

ским сумеркам, избыток видимого света наблюдается в июне и июле. Север отли-

чается резким ритмом смены дня и ночи, ритмом сезонных колебаний освещенно-

сти. При этом происходят изменения ритма физиологических функций, связанных

с режимом смены дня и ночи [Бичкаева Ф.А., 2008].

Свет обладает стимулирующим влиянием на обмен веществ, активность

терморегуляции, дыхание, кровообращение, высшую нервную деятельность. Су-

меречное освещение в большей степени, чем темнота, резко тормозит двигатель-

ную активность, уровень газообмена [Бичкаева Ф.А., 2008]. В осенне-зимний пе-

риод население подвержено избыточному искусственному освещению в ночное

время [Борисенков М.Ф., Анисимов В.Н., 2011].

Ряд научных исследований позволяют предполагать, что нарушение цирка-

дианных ритмов, индуцированных сменой периодов освещенности и темноты,

увеличение светового загрязнения может ускорять старение и способствовать

формированию опухолей [Виноградова И.А., Анисимов В.Н., 2012; Erren T.C.,

Piekarski C., 1999; Stevens R.G., 2009; Blagosklonny M.V., Campisi J., Sinclair D.A.,

2010]. Наблюдения за животными показали, что искусственное освещение в ноч-

ные часы приводит у грызунов к нарушению эстрального цикла, гиперпластиче-

ским процессам в молочных железах и матке [Anisimov V.N., 2006; Stevens R.G.,

2009; Vinogradova I.A. et al., 2009]. Имеются работы по исследованию гормональ-

19

ного и метаболического профиля у людей, проживающих в высокоширотном рай-

оне Севера. Полученные данные свидетельствуют, что гормональные показатели

существенно изменяются в зависимости о продолжительности светового дня

[Бойко Е.Р., Ткачев А.В., 1995]. Чаще наблюдается ожирение, высокий уровень

триглицеридов и низкая концентрация холестерина липопротеинов высокой плот-

ности [Knutsson A., Boggild H., 2000]. С удлинением светлого периода суток про-

исходит снижение уровня общего холестерина в крови. Показано, что в зимнее

время года повышается активность процессов перекисного окисления липидов

[Бойко Е.Р., 2005]. Сезонная зависимость отмечается и в показателях углеводного

обмена [Бойко Е.Р., 2005; Кочан Т.И., 2006; Севостьянова Е.В., 2013].

У человека, проживающего в северных широтах, колебания функций желез

внутренней секреции в контрастные периоды года достигают значимых различий.

В результате этого развивается целый комплекс последствий: сокращение про-

должительности репродуктивного периода, истощение резервных возможностей,

раннее старение организма [Демин Д.Б., 2006].

1.1.5. Климато-экологические условия и социальные аспекты Карелии

В субполярных зонах в периоды солнцестояний жизнедеятельность орга-

низма не соответствует режиму естественной освещенности. Особенно это отно-

сится к 60-м широтам, где летом вечерние сумерки переходят в утренние («белые

ночи»). На территории Карелии в период летнего солнцестояния присутствует пе-

риод «белых ночей» и в дальнейшем ночь короче времени, необходимого для сна;

в период зимнего солнцестояния время бодрствования продолжительнее фотопе-

риода. Наибольшим изменениям подвержены суточные ритмы в течение годового

цикла в северных районах [Горанский А.И., Виноградова И.А., 2013].

Основным измерителем и критерием неблагоприятного влияния экологиче-

ских факторов окружающей среды является состояние здоровья человека, и преж-

де всего такие интегральные характеристики устойчивости человеческой популя-

ции к экстремальным природным и антропогенным факторам среды, как повозра-

стные показатели смертности населения. На Севере и в приравненных к Северу

20

территориях (республика Карелия) государство столкнулось с проблемой значи-

тельного увеличения «человекопотерь» [Хаснулин В.И. и др., 2004]. По итогам

Всероссийской переписи населения численность в России с 2002 г. по 2010 г.

уменьшилась на 1,6%, в то время как в республике Карелия – на 9,5%, по данным

территориального органа Федеральной службы государственной статистики по

республике Карелия. Такие показатели отражают процесс ухудшения условий

жизни в регионах [Всероссийская перепись населения, 2010; Государственный

доклад о состоянии окружающей среды Республики Карелия, 2011]. Республика

Карелия, регион Северо-запада Российской Федерации, отличается дискомфорт-

ностью климатогеографических условий, которая сравнима с регионами Крайнего

Севера, что вызывает напряжение адаптационных систем, увеличивает показатели

общей смертности, в том числе людей трудоспособного возраста [Хаснулин В.И.

и др., 2005].

В республике Карелия отмечается недостаток йода в воде, почве и, следова-

тельно, низкая насыщенность продуктов питания йодом [Государственный доклад

о состоянии окружающей среды Республики Карелия, 2012]. Сам по себе йододе-

фицит не является прямой причиной болезненных состояний, но постоянная не-

хватка йода может привести к тяжелым последствиям, таким как поражение го-

ловного мозга и нарушение интеллектуального развития у детей, невынашивание

беременности, физическая отсталость у детей, кретинизм, снижение резистентно-

сти организма к заболеваниям инфекционного происхождения [Краснова Т.Б., Ро-

зенберг Г.С., 2009]. Нарушения, связанные с недостатком йода, особенно остро

проявляются в условиях Севера вследствие неблагоприятных климатических ус-

ловий, таких как нарушение светового режима, низкие температуры воздуха и по-

вышенная влажность [Государственный доклад о состоянии окружающей среды

Республики Карелия, 2012]. Кроме того, по данным ВОЗ, вся территория Карелии

относится к биогеохимической провинции с очень низким содержанием в воде и

почве ионов кальция и магния, что приводит к высокой заболеваемости населения

гипертонической болезнью, широкому распространению поражений опорно-

двигательного аппарата, кариесу. На фоне дефицита макро и микроэлементов, ви-

21

таминов и минералов у населения снижается активность иммунной системы

[Доршакова Н.В., 2004].

Уровень заболеваемости злокачественными новообразованиями населения

республики Карелия, как и в целом по территории России, сохраняет тенденцию

роста (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Заболеваемость злокачественными образованиями (на 100 тыс. человек)

Примечание. Красная линия – Российская Федерация, синяя линия – Северо-Западный

Федеральный округ, зеленая линия – Республика Карелия

В 2010 г. такие данные составили 394,3 на 100 тыс. населения (в 2009 г. –

359,4; по РФ – 355,8 на 100 тыс. населения). В 2009 г. заболеваемость злокачест-

венными новообразованиями в республике Карелия была выше среднероссийско-

го уровня на 1,0%. В структуре заболеваемости злокачественным образованиями

на первое место вышли рак легкого и рак молочной железы (38,3 на 100 тыс. чел.).

На втором месте – рак трахеи, бронхов (36,8 на 100 тыс. чел.), на третьем – рак

желудка (33,6 на 100 тыс. чел.) [Государственный доклад о состоянии окружаю-

щей среды Республики Карелия, 2011].

22

Данные официальных отчетов показывают, что смертность от новообразо-

ваний в Северных районах (как у мужчин, так и у женщин) выше, чем по Россий-

ской Федерации в целом. В структуре смертности новообразования находятся на

втором месте (15,6%), на первом – болезни системы кровообращения (54%), на

третьем – внешние причины (10,2%) (рис. 1.2) [Государственный доклад о со-

стоянии окружающей среды Республики Карелия, 2013].

Рис. 1.2. Структура причин смертности населения Республики Карелия в 2012 г.

Примечание. Красная линия – смертность от болезней кровообращения, синяя линия – смертность от новообразований, зеленая линия – смертность от внешних причин

1.1.6. Климато-географические особенности Севера, определяющие

здоровье человека

Сочетание колебаний температуры, атмосферного давления, высокой отно-

сительной и низкой абсолютной влажности, резкой фотопериодичности обуслов-

ливают особую структуру климата северных регионов. По совокупности клима-

тических характеристик территория Севера в целом может быть отнесена к зоне

дискомфортных природно-климатических условий проживания с элементами вы-

раженной экстремальности по ряду параметров, которые предъявляют повышен-

ные требования к функциональным системам организма человека [Гудков А.Б.,

23

Попова О.Н., Лукманова Н.Б., 2012]. Продолжительное действие низких темпера-

тур воздуха, контрастный световой режим и другие природные факторы Севера

существенно влияют на здоровье человека. Отмечено, что в суровых климатиче-

ских условиях многие заболевания характеризуются ранним началом, неспеци-

фичностью симптомов, большей распространенностью нарушения функциональ-

ного состояния организма [Потапов А.И. и др., 2005; Хаснулин В.И. и др., 2005].

Сложилась неблагоприятная тенденция в состоянии здоровья детей. Особенно-

стью современной патологии у детей является рост хронических заболеваний с

раннего возраста [Иванова О.Н. и др., 2011]. Характерны для северян гипоксия,

гипогликемия, гиповитаминоз, заболевания опорно-двигательного аппарата,

нервной системы, осложнения течения хронических заболеваний, преждевремен-

ное старение, омоложение показателей смертности населения и другие отклоне-

ния от нормы, которые до сих пор не находят должного объяснения [Хаснулин

В.И. и др., 2004; Кочан Т.И. и др., 2008; Dudarev A.A. et al., 2013].

Эпидемиологические и экспериментальные исследования свидетельствуют

о том, что длительное проживание в условиях Севера негативно сказывается на

состоянии здоровья человека, из-за таких факторов, как сезонные изменения тем-

пературного режима, атмосферного давления, геомагнитной активности [Хасну-

лин В.И., 1998; Бойко Е.Р., 2005; Борисенков М.Ф., 2012]. Комплекс изменений,

наблюдающихся при этом в организме северян, предложено называть «синдромом

полярного напряжения». Одним из характерных признаков синдрома является де-

синхроноз, который часто сопровождается нарушением сна [Борисенков М.Ф.,

2010]. В последнее время в литературе активно обсуждается роль десинхроноза в

патогенезе ускоренного старения и развития возрастных заболеваний (сердечно -

сосудистых, онкологических) [Анисимов В.Н., Виноградова И.А., 2006; Борисен-

ков М.Ф., 2012].

Природно-климатические особенности Севера и техногенное воздействие на

окружающую среду приводят к появлению экологического неблагополучия, кото-

рое проявляется у населения увеличением количества аллергических заболеваний,

задержкой нервно-психического и физического развития детей, хронизацией де-

24

генеративных заболеваний, онкопатологией, повторными вспышками респира-

торных инфекций, повышением общей заболеваемости населения. Появляются

новые экопатогенные заболевания, такие, как экологически обусловленные вто-

ричные иммунодефицитные состояния, химическая астма, синдром общей утом-

ляемости (напряженной адаптации) [Сидоров П.И., Гудков А.Б., 2004]. В ряде ис-

следований показано, что пришлое население Севера характеризуется признаками

преждевременного старения и увеличением его скорости по сравнению с жителя-

ми средних широт. Так, об этом свидетельствуют данные о смещении показателей

увеличения заболеваемости и смертности приезжих жителей Севера (особенно от

сердечно-сосудистой патологии) на молодой и средний трудоспособный возраст

[Хаснулин В.И. и др., 2005]. Известно, что уровень основного обмена у коренных

жителей Севера повышен до 30% по сравнению с жителями умеренных широт

[Leonard W.R. et al., 2002; Snodgrass J.J. et al., 2007; Steegmann A.T., 2007]. В на-

стоящее время накоплено большое число исследований климатогеографических

особенностей Европейского Севера, которые свидетельствуют о значительных

изменениях метаболических процессов и функционирования регуляторных сис-

тем организма [Авцын А.П. и др., 1985; Кочан Т.И., 2006; Бичкаева Ф.А., 2008;

Бойко Е.Р., 2009]. Наличие показателей липидного обмена, превышающих обще-

принятые значения норм, у людей, работающих на Севере, показывает вероят-

ность риска развития сердечно-сосудистой патологии. Обнаружено накопление

метаболитов соединительной ткани (гликозаминогликанов и гидроксипролина),

отражающее напряженность свободнорадикальных, метаболических, эндокрин-

ных и психоэмоциональных дезадаптационных процессов [Чечеткина И.И., 2007].

Повышение обмена, как предполагают ученые, является физиологической адапта-

цией к «северному» стрессу, обусловленному влиянием экстремальных геофизи-

ческих и климато-метеорологических и других факторов высоких широт [Чечет-

кина И.И., 2007; Хаснулин В.И., Хаснулина А.В., 2011; Snodgrass J.J. et al., 2007].

Огромный фактический материал о функциональном состоянии эндокринной сис-

темы, жироуглеводного и белкового обмена, витаминного статуса, окислительном

25

стрессе и активности свободнорадикальных процессов собран в работах отечест-

венных ученых [Авцын А.П. и др., 1985; Бойко Е.Р., 2005; Панин Л.Е., 2010].

К настоящему времени является установленным фактом, что при адаптации

человека к экстремальным природным условиям Севера происходит перестройка

всех видов обмена белков, жиров, углеводов, витаминов, макро- и микроэлемен-

тов. Изменения обмена веществ в высоких широтах столь существенны, что это

позволило выделить особый «полярный» («северный») метаболический тип.

Формирование особого варианта метаболизма в условиях Севера, является след-

ствием двух основных причин: переходом человека на новый уровень энерго-

обеспечения и сезонных перестроек обмена в связи с годовой цикличностью экс-

тремальных природно-климатических факторов [Бойко Е.Р., 2005]. Концепция о

формировании «полярного метаболического типа», сформулированная Л.Е. Па-

ниным (1978) и получившая широкое признание была дополнена Е.Р. Бойко

(2005) представлениями о «полярном адаптивном метаболическом типе». Она яр-

ко характеризует комплексную картину состояния обмена веществ, прежде всего,

гормонально-метаболического профиля жителей Севера.

Установлено, что при «северном» типе метаболизма организм переходит на

качественно новый уровень гомеостаза, основными проявлениями являются: ак-

тивное использование липидных энергоносителей; аминокислот на трофические

цели; уменьшение доли углеводов, как энергетических субстратов; изменение по-

требности в водорастворимых и жирорастворимых витаминов [Авцын А.П. и др.,

1985; Бойко Е.Р., 2005; Панин Л.Е., 2010; Хаснулин В.И., Хаснулина А.В., 2011;

Севостьянова Е.В., 2013].

По мнению ведущих ученых в области полярной медицины [Авцын А.П. и

др., 1985; Хаснулин В.И, 1998; Панин Л.Е., 2010], только полноценная гормо-

нально-метаболическая перестройка физиологических функций может обеспечить

возможность полноценного существования в этих условиях. Повышение основно-

го обмена, является физиологической адаптацией к «северному» стрессу, обу-

словленному влиянием метеорологических и гелиогеофизических факторов [Се-

востьянова Е.В., 2013].

26

1.2. Роль эпифиза в регуляции суточных и сезонных биоритмов

1.2.1. Строение и физиология эпифиза

Эпифиз является одним из высших центров эндокринной системы организ-

ма и обнаружен у всех позвоночных [Коваленко Р.И., 2005; Хавинсон В.Х., Линь-

кова Н.С., 2012]. Это маленькое непарное округлое или шарообразное образова-

ние красновато-бурого цвета промежуточного мозга, расположенное в задней час-

ти III желудочка в борозде между передними бугорками пластинки четверохол-

мия (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Эпифиз и регуляция синтеза мелатонина (Johnsson A., 2008)

Установлено, что с возрастом в диапазоне 10–50 лет величина и вес железы

меняется от 80–100 до 150–160 мг [Хавинсон В.Х., Линькова Н.С., 2012]. И у

взрослого человека эпифиз имеет следующие параметры: длина 5–15 мм, ширина

3–10 мм, толщина 2–6 мм, масса около 170 мг [Хавинсон В.Х., Анисимов В.Н.,

2003; Коркушко О.В., Хавинсон В.Х., Шатило В.Б., 2006; Macchi M.M., Bruce J.N.,

2004]. В зависимости от возраста происходит последовательная схема трех преоб-

ладающих типов структуры пинеальной железы: целлюлярного, трабекулярного и

27

альвеолярного [Хавинсон В.Х., Линькова Н.С., 2012]. Главными секреторными

элементами железы являются пинеалоциты. Они представляют собой клетки с

крупными ядрами и ядрышками, связанные друг с другом отростками с помощью

десмосом и щелевых контактов. Иногда отростки пинеалоцитов заканчиваются

слепо, располагаясь между другими клетками [Линькова Н.С., 2014]. Гистологи-

чески выделяют 3 типа пинеалоцитов:

1 тип – светлые клетки, содержащие серотонин,

2 тип – темные клетки, содержащие мелатонин,

3 тип – малодифференцированные переходные пинеалоциты.

Каждая клетка посредством одного или нескольких отростков плотно при-

мыкает к капилляру, как правило, соседствуя в периваскулярном пространстве с

симпатическими нервными окончаниями [Арушанян Э.В., 2005]. Прилегающие

друг к другу пинеалоциты вместе с глиальными клетками образуют дольчатую

паренхиму, окруженную снаружи капсулой, от которой внутрь отходят перего-

родки [Анисимов В.Н., Виноградова И.А., 2008; Macchi M.M., Bruce J.N., 2004].

Шишковидное тело тесно связано со всеми диэнцефальными элементами, осуще-

ствляющими свои гуморальные связи через кровь и спинномозговую жидкость.

Система желудочков мозга позволяет гуморальным сигналам эпифиза достигать

ядер гипоталамуса. Большинство нервов эпифиза представлено волокнами клеток

верхних шейных симпатических ганглиев [Анисимов В.Н., 2008; Букалев А.В.,

Виноградова И.А., 2012].

Шишковидная железа обладает многообразным влиянием на репродуктив-

ную функцию, антиоксидантную и противоопухолевую защиту организма, нейро-

эндокринную систему, углеводный, липидный и солевой обмены, оказывает им-

муномодулирующие действие. Все больше сведений накапливается о роли эпифи-

за, как основного ритмоводителя функций организма [Анисимов В.Н., 2008; Erren

T.C., Reiter R.J., Piekarski C., 2003; Korf H.W., von Gall C., 2006].

Непосредственное участие в синхронизации функций организма с фотопе-

риодом принимает пинеальная железа [Johnsson A., 2008], которая трансформиру-

ет нервный импульсный ответ на световой раздражитель в эндокринный сигнал

28

[Слесарев С.М. и др., 2011]. Световая информация, воспринимаемая аксонами

нейронов ганглия сетчатки глаза, соединяются с циркадианными генераторами –

супрахиазматическими ядрами (СХЯ) [Reddy A.K. et al., 2005; Jagota A., Reddy

M.Y., 2007]. СХЯ расположены в переднем гипоталамусе над хиазмой и связаны с

пинеальной железой многочисленными нервными симпатическими путями [Fal-

con J. et al., 2009]. Молекулярный часовой механизм в СХЯ составлен из взаимо-

действующих положительных и отрицательных обратных связей, регулирующих

петель нескольких основных циркадианных «часовых» генов (Per1, Per2, Per3,

Cry-1, Cry-2, Clock, Bmal1/Mop3, Tim и др.) [Reddy A.K. et al., 2005; Szantoova K.

et al., 2011]. Затем эта информация через ствол верхней грудной части спинного

мозга и симпатические нейроны верхнего шейного ганглия, поступает в головной

мозг и достигает эпифиза. В темное время суток сигналы СХЯ вызывают увели-

чение синтеза и высвобождение норадреналина из симпатических окончаний.

Этот нейромедиатор возбуждает рецепторы, расположенные на мембране пинеа-

лоцитов, стимулируя, таким образом, синтез мелатонина [Арушанян Э.Б., 2013].

1.2.2. Регуляция синтеза мелатонина

Синтез мелатонина происходит преимущественно клетками эпифиза, а так-

же слезной железой, желудочно-кишечным трактом, костной тканью [Karasek M.,

Winczyk K., 2006]. Мелатонин является производным биогенного амина – серото-

нина (рис. 1.4), который в свою очередь синтезируется из аминокислоты трипто-

фана, поступающей с пищей [Anisimov V.N., 2003; Bubenik G.A., Konturek S.J.,

2011]. В митохондриях пинеалоцитов триптофан, подвергается превращению в 5-

окситриптофан, а затем – в серотонин [Кветной И.М. и др., 2005; Claustrat B. et al.,

2005]. В ночное время суток, когда серотонин ацетилируется с образованием N-

ацетилсеротонина, который после метилирования становится N-ацетил-5-

метокситриптамином или мелатонином. Гормон, образовавшийся в клетках эпи-

физа, затем секретируется в кровь и разносится по всему организму. Ежедневно в

кровь выделяется около 30 мкг мелатонина. В различных мозговых структурах и

29

периферических органах эффекты гормона реализуются посредством специфиче-

ских рецепторов (преимущественно типа МТ1 и МТ2) [Арушанян Э.Б., 2013].

день ночь

Рис. 1.4. Синтез и секреция мелатонина (Анисимов В.Н., 2008)

Увеличение N-ацетилтрансферазы в эпифизе связано с секрецией норадре-

налина, взаимодействием медиатора с рецепторами, стимуляцией активности аде-

нилатциклазы, усилением продукции цАМФ, синтеза ДНК, необходимого для ак-

тивации N-ацетилтрансферазы. Из серотонина синтезируются и другие биологи-

чески активные вещества индольной природы, но их действие намного слабее,

чем у мелатонина [Анисимов В.Н., 2008; Молчанов А.Ю., 2012; Schomeus C., Korf

H.W., 2005; Karasek M., Winczyk K., 2006].

Секреция мелатонина происходит преимущественно в темное время суток, с

уменьшением длительности светового дня и увеличением ночи, продукция мела-

тонина усиливается, а яркий свет в ночные и дневные часы резко подавляет про-

дукцию гормона [Заморский И.И., Пишак В.П., 2003; Анисимов В.Н., 2008; Мен-

дель В.Э., Мендель О.И., 2010; Виноградова И.А., Анисимов В.Н., 2012; Lincoln

G.A., 2006; Stevens R.G., 2006]. Поэтому его максимальный уровень в эпифизе и

крови наблюдается в ночные часы, а минимальный – в утренние и дневные [Кор-

кушко О.В., Хавинсон В.Х., Шатило В.Б., 2006; Анисимов В.Н., 2008; Виноградо-

ва И.А., Анисимов В.Н., 2012].

30

Следует отметить, что содержание крыс в условиях постоянного освещения

приводит к полному подавлению циркадианного ритма температуры тела и двига-

тельной активности, тогда как при смене режима постоянного освещения на ре-

жим постоянной темноты в течение недели эти ритмы синхронизируется

[Anisimov V.N. et al., 2006].

Мелатонин является гормоном, участвующим в регуляции самых разных

систем и органов человека, но основная функция его заключается в обеспечении

синхронизации эндогенных ритмов и фотопериода окружающей среды на орга-

низм [Анисимов В.Н., 2003; Борисенков М.Ф., Баженов С.М., 2005; Борисенков

М.Ф., 2007; Johnsson A., 2008; Szantoova K. et al., 2011]. Кроме информации о

включении и выключении дневного фотопериода, мелатонин дает информацию о

длине дня [Pandi–Perumal S.R., 2005].

Во влиянии мелатонина на биоритмы функций организма (у животных и че-

ловека) имеет значение не только его уровень, но и длительность синтеза и секре-

ции в течение темного периода суток, а также сезона [Лабунец И.Ф., 2012]. Чем

дольше темный период в лабораторных условиях или длиннее ночь в природе,

тем дольше происходит продукция и секреция мелатонина вне зависимости от то-

го, является ли этот период временем активности ночного грызунов или временем

отдыха животных, активных днем, включая человека [Pandi–Perumal S.R., 2005].

Как уже говорилось ранее, синтез мелатонина и его концентрация в крови

зависят от длительности и интенсивности освещения. Свет угнетает, а его отсут-

ствие стимулирует мелатонинобразующую функцию эпифиза. Интенсивность

синтеза мелатонина в эпифизе зависит также от спектрального состава света. Так,

на секреторную активность эпифиза почти не влияет красный и слабо влияет жел-

тый свет. Умеренное угнетающее воздействие оказывает зеленый, очень сильно –

голубой и синий свет. Поэтому в полдень, а так же летом и весной, когда в спек-

тре доминирует зеленый и синий свет, происходит наиболее значительное сниже-

ние мелатонинобразующей функции эпифиза. Весной и летом в связи с увеличе-

нием освещенности и изменением спектрального состава света уровень данного

гормона в крови уменьшается, а осенью и зимой, наоборот, увеличивается [Кор-

31

кушко О.В. и др., 2006]. Следует отметить, что влияние света на продукцию мела-

тонина может зависеть как от времен года, так и от индивидуальной чувствитель-

ности к свету. У людей зимой свет подавляет уровень мелатонин в слюне в 2 раза

сильнее, чем летом [Higuchi S. et al., 2007]. Интересно, что у рабочих в циркумпо-

лярном регионе, работающих на улице в декабре ночной уровень секреции мела-

тонина был в 2 раза выше, чем в апреле. Авторы полагают, что рассеянного света,

отражаемого снегом в апреле, достаточно для того, чтобы снизить уровень мела-

тонина [Leppaluoto J. et al., 2004].

Согласно экспериментальным данным, концентрация гормона в сыворотке

крови у молодых крыс зимой была почти в 2 раза выше, нежели летом. Однако у

старых животных независимо от сезона, концентрация мелатонина в крови суще-

ственно ниже по сравнению с молодыми. Результаты исследований свидетельст-

вуют о том, что при физиологическом старении ритмичность мелатонинобразую-

щей функции эпифиза изменяется у многих видов млекопитающих [Бондаренко

Л.А., Губина-Вакулик Г.И., Геворкян А.Р., 2013]. Снижение ночного пика концен-

трации мелатонина в эпифизе и крови старых животных можно объяснить нару-

шением метаболизма индолов и катехоламинов в пинеальной железе, уменьшени-

ем плотности β-адренергических рецепторов на мембранах пинеалоцитов и сни-

жением способности постганглионарных симпатических волокон к синтезу и ос-

вобождению норадреналина. Это создает предпосылки для развития возрастных

изменений суточного и сезонного ритмов мелатонинобразующей функции эпифи-

за [Бондаренко Л.А., Губина-Вакулик Г.И., Геворкян А.Р., 2013; Коркушко О.В.,

Хавинсон В.Х., Шатило В.Б., 2006; Hoffman M.A., Swaab D.F., 2006].

1.2.3. Влияние светового режима на функционирование эпифиза

Установлено, что среди таких факторов как колебания освещенности, тем-

пературы, геомагнитного поля и влажности, именно фотопериод имеет наиболее

стабильные синхронизирующие свойства, которые проявляются относительно

циркадианных (процесс чередования дня и ночи) и циркануальных (отношение их

длительности) ритмов функций организма. При этом циркадианные ритмы обес-

32

печивают быструю адаптацию функций организма к смене фотопериода, а цирка-

нуальные – контроль потенциальных возможностей функций и процессов диффе-

ренцировки. Поэтому циркадианные и циркануальные ритмы функций организма

чрезвычайно важны для нормальной жизнедеятельности, как человека, так и жи-

вотных [Лабунец И.Ф., 2012].

Показано, что во время переходных фаз годового цикла (весна и осень),

особенно четко проявляется так называемый сезонный десинхроноз, который ха-

рактеризуется изменением и рассогласованием самых различных функций орга-

низма [Лабунец И.Ф., Бутенко Г.М., 2007]. Большинство максимумов и миниму-

мов сезонных ритмических колебаний приходится на февраль и август. Эти меся-

цы называются переломными точками направления фаз годовых биологических

ритмов, то есть биологически год делится февралем и августом на две половины,

в пределах которых направления фаз годовых биологических ритмов противопо-

ложны [Прохорова Э.М., 2010].

В современных городских электрофицированных условиях наблюдается

маскировка сезонных изменений длительности светового дня и ночи и, соответст-

венно, длительности секреции мелатонина. В ряде исследований констатировано

отсутствие сезонных изменений в секреции мелатонина в низких и средних широ-

тах [Illnerova H., Zvolsky P., Vanecek J., 1985; Matthews C.D., Guerin M.V., Wang

X., 1991]. Напротив, сезонные изменения с более длительной секрецией мелато-

нина в зимний период наблюдаются в субполярных и полярных высоких широтах

с выраженными изменениями в фотопериоде и освещенности [Martikainen H. et

al., 1985; Kauppila A. et al., 1987; Levine M.E., Milliron A.N., Duffy L.K., 1994] и

высоким уровнем мелатонина в дневное время [Hau M. et al., 2002].

Есть достаточное количество фактов, которые указывают на скоординиро-

ванность репродуктивной функции со временем года (уровень освещенности ок-

ружающей среды) [Арав В.И. и др., 2006; Arav V.I., Slesareva E.V., Slesarev S.M.

2008]. Большинство млекопитающих используют изменения продолжительности

дня и ночи для регулирования годового цикла воспроизводства [Goldman B.D.,

2001]. Есть данные, что у мужчин, репродуктивная функция связана с сезоном

33

рождения. Среднее количество потомства выше и процент бездетных лиц ниже у

мужчин, родившихся весной, чем у мужчин, родившихся в течение осени [Huber

S. et al., 2004]. Сезонные изменения влияют не только на цикличность репродук-

тивной функции, а также на другие физиологические системы организма. Цирка-

нуальные различия воспроизводства контролируются относительной длиной

светлых и темных периодов [Lincoln G.A., 2002]. Короткие регулярные циклы теч-

ки летом и длинные переменные циклы зимой, вероятно, отражают реакцию сам-

ки на сигналы окружающей среды [Ferguson S.A., Maier K.L., 2013]. Было показа-

но существование циркадианного ритма сперматогенеза у белых крыс [Арав В.И.

и др., 2006]. У хомяков короткий период повышенного уровня мелатонина в лет-

нее время оказывает прогонадотропный эффект, длительный период в зимнее

время – антигонадотропный, тогда как у овец наблюдается обратная картина

[Арутюнян А.В. и др., 2003]. В эксперименте, проведенном на овцах, контролиро-

вали синтез мелатонина в крови в зависимости от фотопериода у матери и потом-

ства, где наблюдали волнообразные изменения концентрации мелатонина, в свет-

лые периоды происходило уменьшение, в темные – увеличение гормона как у ма-

тери, так и у потомства [Santiago-Moreno J. et al., 2000].

Мелатонин, синтезируемый пинеальной железой, играет существенную

роль в регуляции полового созревания. Удлинение продолжительности светлого

времени суток, когда выработка эндогенного мелатонина эпифизом подавляется,

способствует преждевременному половому созреванию, и, наоборот, при увели-

чении длительности темновой фазы суток проявляется антигонадотропное дейст-

вие мелатонина, поскольку выработка этого гормона эпифизом повышается

[Beery A.K. et al., 2008]. Многолетние исследования популяции темной полевки в

Карелии показали, что скорость роста и полового созревания различна у особей

весенних и осенних когорт: животные ранних выводков характеризуется быстрым

ростом и относительно продолжительной репродуктивной фазой; полевки, ро-

дившиеся в летний или осенний сезон, созревают в основном после зимовки

[Ивантер Э.В., Леонтьев И.А., 2013]. Наступление половой зрелости в молодом

34

возрасте и рождение в более ранние календарные сроки сопряжено с сокращени-

ем продолжительности жизни у самцов водной полевки [Назарова Г.Г., 2011].

При сравнении массы тела и краниокаудального размера крысят отмечено,

что вес тела в осенне-зимний период был несколько выше, чем в весенний и лет-

ний, а второй показатель в первые 2 недели жизни – ниже, чем в летний сезон

[Утембаева Н.Т. и др., 2009]. В исследовании, проведенном на кроликах, у живот-

ных получавших мелатонин наблюдалось снижение веса по сравнению с особями,

которые получали пищу с высоким содержанием жиров [Mahmoud R.H. et al.,

2007]. Животные, такие как овцы и сибирские хомяки, демонстрируют ежегодные

фотопериодические изменения в циклах аппетита и массы тела. Увеличение по-

требления продуктов питания и увеличение веса наблюдаются летом и снижение

потребление и потери веса в зимние дни [Adam C.L., Mercer J.G., 2004]. Известно

что, воздействие света в ночное время суток нарушает метаболические процессы

и приводит к избыточной массе тела [Fonken L.K., Workman J.L., Walton J.C.,

2010; Szantoova K. et al., 2011]. Недавние исследования показали, что у животных,

длительно находившихся в условиях нарушенного ритма дня и ночи, были выяв-

лены нарушения метаболизма в виде абдоминального ожирения, гиперхолестери-

немии и глюкозурии [Виноградова И.А., 2007; Prunet-Marcassus B., Desbazeille M.,

Bros A., 2003]. У экспериментальных животных, находившихся при большей ин-

тенсивности освещения, происходило снижение аппетита и потребления корма

[Fonken L.K., Workman J.L., Walton J.C., 2010; Bojkova B. et. al., 2008].

Обнаружено достоверное влияние календарного месяца рождения на про-

должительность жизни. Самцы водной полевки, родившиеся в марте, имеют наи-

более короткую среднюю длительность жизни. Выживаемость самцов, родивших-

ся в более поздние календарные сроки, выше [Назарова Г.Г., 2011]. В условиях

умеренно-холодный климат средних широт онтогенез весенних сеголеток харак-

теризуется очень короткой предрепродуктивной и относительно продолжитель-

ной репродуктивной фазой, у осенних сеголеток – наоборот. При этом продолжи-

тельность жизни последних в два-три раза выше [Шварц С.С. и др., 1964].

35

У животных в условиях угнетения функции эпифиза ускоряется выключе-

ние репродуктивной функции и развитие метаболического синдрома, уменьшает-

ся продолжительность жизни. В тоже время световая депривация, при которой

функция эпифиза усиливается, увеличивает продолжительность жизни животных

[Виноградова И.А., Анисимов В.Н., 2012, 2012а; Лабунец И.Ф., 2012].

Показано, что у самцов содержание белка в моче значительно увеличивает-

ся в весенние месяцы, у самок данный показатель остается стабильным [Назарова

Г.Г., Проскурняк Л.П., 2012].

Сезонность рождения влияет на различные виды онкопатологии. Показано,

что от сезона рождения зависит предрасположенность к лейкемии, злокачествен-

ным новообразованиям мозга, раку легкого, молочной железы и яичек [Вайсерман

А.М. и др., 2011; Higgins C.D. et al., 2001; McNally R.J.Q. et al., 2002; Brenner A.V.

et al., 2004; Halperin E.C. et al., 2004; Nyari T.A., Kajtar P., Parker L., 2006;]. Прове-

дены исследования, показавшие наличие взаимосвязи между сезонным ритмом

опухолевого роста в молочной железе и содержанием мелатонина в организме. В

северных широтах в условиях полярного дня продукция мелатонина подавлена,

что провоцирует ускорение опухолевого процесса, а во время полярной ночи на-

блюдается замедление опухолевого процесса под действием повышенной продук-

ции мелатонина [Борисенков М.Ф., Баженов С.М., 2005; Holdaway I.M., 1991;

Erren T.C., Reiter R.J., Piekarski C., 2006]. Воздействие света в ночные часы явля-

ется фактором риска увеличения спонтанного канцерогенеза [Anisimov V.N.,

2003; Cos S. et al., 2006; Vinogradova I.A. et al., 2010; Anisimov V.N. et. al., 2012].

Косинор-анализ выявил значительные различия суточных ритмов исследо-

ванных физиологических показателей (кислотно-основное состояние крови и сис-

толическое/диастолическое артериальное давление) в разные сезоны года. Как

правило, в декабре суточные ритмы были хорошо выражены, а в сентябре они или

отсутствуют, или «сглажены», «размыты», особенно ярко эти различия проявля-

ются при регистрации артериального давления [Чибисов С.М. и др., 2006].

Известно что, фотопериод влияет на достаточно большое количество раз-

личных показателей у животных при адаптации к различным сезонам. Так, у

36

джунгарских хомяков при коротком световом дне по сравнению с длинным на-

блюдается усиление реакции на стресс-факторы. Причем, данные реакции корре-

лируют с уменьшением массы тестикул, концентрацией тестостерона и массой

тела [Bilbo S.D. et al., 2002].

Таким образом, эпифиз участвует в поддержании внутреннего гомеостаза и

в то же время привлекается для эндокринного обеспечения суточных колебаний

различных физиологических функций [Арушанян Э.Б., Бейер Э.В, 1995]. С помо-

щью мелатонина пинеальная железа участвует в регуляции циркадианных и цир-

кануальных ритмов, репродуктивной функции, антиоксидантной и противоопухо-

левой защите организма [Виноградова И.А., 2007; Анисимов В.Н., Виноградова

И.А., 2008; Bullough J.D., Rea M.S., Figueiro M.G., 2006]. Удаление эпифиза у жи-

вотных приводит к ускорению полового созревания, увеличению овуляторной фа-

зы цикла, снижению уровня инсулина, толерантности к глюкозе, повышению

уровня холестерина и свободных жирных кислот, секреции желудочного сока, аг-

рессии; у молодых особей ускорятся рост тела; у людей нарушаются циркадные

ритмы водно-солевого обмена, артериального давления [Анисимов В.Н., 2008].

Вмешательства в световой режим и обусловленные этим нарушения естест-

венных ритмов мелатонина вызывают масштабные разрушительные эффекты,

приводящие к десинхронозу многих систем организма, результатом которого мо-

гут стать серьезные медицинские проблемы [Navara K.J., Nelson R.J., 2007].

37

1.3. Параметры выбора биологических возрастных маркеров старения

Одними из основных показателей цивилизованности стран, согласно ВОЗ,

являются уровень здоровья и продолжительность жизни населения. Снижение

продолжительности жизни касается в значительной мере трудоспособного возрас-

та, так как приводит к парадоксальным изменениям в демографической ситуации.

В настоящее время в России имеет место снижение рождаемости, отрицательный

прирост и быстрое постарение населения [Шляфер С.И., 2013]. В то же время на-

блюдается резкое увеличение в составе населения людей пожилого и старческого

возраста. В России пожилые люди являются одной из самых многочисленных со-

циальных групп населения. В 2010 г. в России по результатам переписи населения

процентная доля лиц старше трудоспособного возраста составила 22,2%, т.е. 31,7

млн. человек [Всероссийская перепись населения 2010]. В Карелии из общей чис-

ленности населения пятая часть приходится на возрастную группу старше трудо-

способного возраста, и из года в год численность этой группы увеличивается

(19,2% – 20,0%). Увеличение в общей численности населения относительной доли

и в абсолютной численности людей пожилого возраста делает особо актуальными

проблемы, связанные с тем, как старые люди вписываются в контекст современ-

ной действительности. В экономически развитых странах мира причиной старе-

ния населения является снижение смертности населения в старших возрастных

группах, связанной с прогрессом медицины и здравоохранения, а также повыше-

нием жизненного уровня населения. В развивающихся странах по последним про-

гнозам в ближайшие десятилетия рождаемость будет существенно снижаться, так

что к середине XXI столетия около 20% населения мира составят люди в возрасте

60 лет и старше [Неретина С.С., 2002].

Проблема существенного увеличения продолжительности жизни за счет

применения новейших биомедицинских технологий требует своего осмысления,

поскольку интенсивность биомедицинского вмешательства в природу человека

постоянно возрастает. Уже сейчас предполагаемая средняя продолжительность

38

жизни благодаря внедрению различных биомедицинских технологий в развитых

странах может увеличиться примерно на 45% [Фукуяма Ф., 2008].

Старение – биологический разрушительный процесс, возникающий в ре-

зультате увеличивающегося с возрастом повреждающего действия экзогенных и

эндогенных факторов, приводящий к снижению функций организма и его приспо-

собляемости. Викаунт – процесс, стабилизирующий жизнедеятельность организ-

ма, повышающий его надежность, то есть процесс антистарения [Фролькис В.В.,

1988]. В процессе жизнедеятельности интенсивность влияния стрессовых нагру-

зок увеличивается, а адаптационные возможности организма снижаются, что при-

водит к старению. В зависимости от надежности викаунта старение может быть

физиологическим или патологическим (ускоренным). Ускоренное старение сти-

мулирует развитие различных патологий и болезней (сахарный диабет, гиперто-

ния, ишемическая болезнь сердца, атеросклероз сосудов, онкологические заболе-

вания и др.). Перечисленные болезни усиливают процесс старения и ослабляют

викаунт – возникает порочный круг, продолжительность жизни и качество жизни

снижаются [Фролькис В.В., 1988].

Старение характеризуется сложными функциональными и структурными

изменениями на различных уровнях организации биосистемы, причем с возрастом

выраженность деструктивных сдвигов увеличивается, что позволяет, на первый

взгляд, считать календарный («астрономический» или «хронологический») воз-

раст мерой, характеризующей этот универсальный процесс. Календарный возраст

отражает старение организма и его систем в среднем для популяции, дает стан-

дартные средние вероятности смерти и ожидаемой продолжительности жизни

[Крутько В.Н., Донцов В.И., Смирнова Т.Н., 2005]. Однако наступающие с воз-

растом морфофункциональные изменения органов и систем организма, как из-

вестно, характеризуются большими индивидуальными различиями [Абрамович

С.Г., Михалевич И.М., 2001; Донцов В.И. и др., 2002; Голованова Е.Д., 2009]. Хо-

рошо известно, что два индивидуума одного календарного возраста могут суще-

ственно отличаться по интенсивности возрастного износа физиологических функ-

ций [Войтенко В.П., 1982]. Это указывает на то, что старение – не унитарный, а

39

структурированный процесс, что биологическое (внутрисистемное) время, в от-

личие от астрономического, разделяется на отдельные потоки, каждому из кото-

рых соответствует тот или иной статистический фактор [Войтенко В.П., 1985].

С тех пор как геронтологами была осознана неравномерность старения,

появилось понятие биологического возраста [Позднякова Н.М. и др., 2011]. Био-

логический возраст – это показатель уровня развития, изменения или износа

структуры или функции элемента организма, функциональной системы или орга-

низма в целом, выраженный в единицах времени, путем соотнесения значений

определяющих эти процессы биомаркеров старения с эталонными среднестати-

стическими зависимостями изменений этих биологических маркеров от календар-

ного возраста [Крутько В.Н., Донцов В.И., Смирнова Т.Н., 2005]. Другие авторы

считают, что биологический возраст объективно отражает снижение функцио-

нальных возможностей организма человека. Это модельное понятие, определяе-

мое как соответствие индивидуального морфофункционального уровня некоторой

среднестатистической норме данной популяции, отражающее неравномерность

развития, зрелости и старения различных физиологических систем и темп возрас-

тных изменений адаптационных возможностей организма и меру его жизнеспо-

собности на каждом этапе онтогенеза [Абрамович С.Г. и др., 2008]. Определение

биологического возраста является уникальным методом постановки диагноза, ко-

торый принципиально ориентирован на интегральную оценку состояния здоровья

индивидуума через количественную оценку степени его постарения («степени из-

носа») [Белозерова Л.М., 2006б].

Биологический возраст может, как приблизительно совпадать с календар-

ным (в этом случае процесс старения будет являться физиологическим), так и

значительно отличаться (когда процесс старения имеет патологический характер).

В случае патологического типа, старение может быть как ускоренным (биологи-

ческий возраст опережает календарный), так и замедленным (календарный воз-

раст опережает биологический) [Finkelstein M., 2006]. В случае отставания биоло-

гического возраста от хронологического можно предположить большую длитель-

ность предстоящей жизни, в противоположном варианте – преждевременное ста-

40

рение или преждевременная старость [Позднякова Н.М. и др., 2011]. Четкость ра-

боты «биологических часов» организма является гарантией его жизнеспособно-

сти, а нарушение упорядоченности биологических процессов – десинхроноз –

может стать разрушительным и вредоносным для организма и ускорять его старе-

ние [Крутько В.Н. и др., 2014].

На биологический возраст влияют различные факторы: генетические (эндо-

генные, наследственные), например мутации в некоторых генах; внешние (экзо-

генные, приобретенные), включающие профессиональные вредности (химиче-

ские, токсические вещества, канцерогены, ионизирующая радиация); экологиче-

ские (загрязнение окружающей среды); вредные привычки (злоупотребление ал-

коголем, табакокурение), а также психологические, физиологические и прочие

параметры, отражающие состояние здоровья, работоспособность и адаптацион-

ные возможности человека [Крутько В.Н., Донцов В.И., Смирнова Т.Н., 2005;

Анисимов В.Н., 2008; Пучкова Е.И., Алишев Н.В., 2011].

Первым шагом при определении биологического возраста является выбор

пригодного для этой цели комплекса тестов (батареи тестов). Существует боль-

шое количество (более 40) таких методик, что свидетельствует об отсутствии

единого подхода к измерению биологического возраста [Анисимов В.Н., 2008].

В ряде работ обсуждаются критерии, которым должны удовлетворять био-

логические возрастные маркеры старения [Arking R., 1998; Thomas E.J., 2006].

Биологические маркеры должны: изменяться с возрастом со скоростью, которая

отражает скорость старения; отражать физиологический возраст; позволять по-

стоянно контролировать изменения какого–либо важного для организма процесса;

быть существенными для поддержания здоровья; служить предиктором продол-

жительности жизни и ретроспективным маркером старения; быть легко воспроиз-

водимыми; отражать изменения, происходящие за относительно короткое время;

быть измеримыми у разных видов животных; быть не летальными и, желательно,

неинвазивными и минимально травматичными.

С точки зрения специалистов Геронтологического исследовательского цен-

тра Национального института старения США в Балтиморе, биологические возрас-

41

тные маркеры старения должны удовлетворять следующие требования: быть не

летальными; легко воспроизводимыми; выявлять существенные нарушения в те-

чение относительно короткого времени; быть существенными для эффективного

поддержания здоровья и предупреждения болезней; отражать стабильность инди-

видуальных различий и измеряемый параметр, который может быть предсказан в

более позднем возрасте; существенные лонгитудинальные возрастные изменения

должны соответствовать данным, полученным в поперечных исследованиях; от-

ражать некоторые фундаментальные биологические процессы старения и обмена;

должны быть высоко воспроизводимы при сравнении животных разных видов;

скорость возрастных изменений должна быть пропорциональна различиям в про-

должительности жизни разных видов [Анисимов В.Н., 2003]. Кроме этого, при

определении биологического возраста желательно учитывать показатели патоло-

гического возраста; предусмотреть оценку профиля старения по системам и орга-

нам; учитывать апробированные в мировой практике тесты и формулы и совре-

менные средства информатики [Крутько В.Н., Донцов В.И., Смирнова Т.Н., 2005].

Несмотря на множественность требований к маркерам старения, основными

являются: безопасность для обследуемого и техническая простота выполнения;

разнотипность; сопряженность с важнейшими жизненными функциями и инте-

гральной жизнеспособностью [Позднякова Н.М. и др., 2011; Miller R.A., 2001].

Все исследуемые параметры можно условно разделить на две группы:

1). Параметры, которые могут быть измерены неинвазивным методом,

это – характеристики поведения, температура, вес, размеры тела, содержание раз-

личных веществ и микроэлементов в биологических жидкостях (моче и др.) или

волосах и т.д.

2). Показатели, измерение которых возможно только инвазивными мето-

дами. К ним относятся определение биохимического анализа крови, содержание

различных ферментов, веществ и микроэлементов в жизненно важных органах,

мембранные потенциалы клеток сердца, мышц и мозга, компоненты генетическо-

го материала и т.д.

42

В случае использования неинвазивных методов у исследователя имеется

возможность дальнейшего наблюдения за исследуемым объектом и определения

его продолжительности жизни [Соловьева А.С., 2003]. Изучение разнообразных

функций организма на разных этапах онтогенеза в условиях нормы и патологии

открывает широкие возможности разработки принципиально новых неинвазион-

ных методов клинической диагностики, построенных на анализе таких показате-

лей как частота сердечных сокращений, температура тела, артериальное давление

и др. [Прохорова Э.М., 2010]. Часть из существующих методик с некоторыми по-

правками используется у животных. В качестве объектов исследования использу-

ются дрожжи, нематоды, плодовые мухи, короткоживущие рыбы, мыши и крысы

[Анисимов В.Н., Забежинский М.А., Попович И.Г., 2009].

Очевидно, что достаточно трудно выбрать показатель в качестве маркера

старения, который удовлетворял бы всем критериям. В таблице 1.1 перечислен

ряд переменных показателей, которые могут быть использованы в качестве био-

логических возрастных маркеров старения при изучении влияния на него разных

генетических манипуляций у лабораторных организмов (дрожжей, червей, плодо-

вых мух и грызунов) [Анисимов В.Н., 2008; Анисимов В.Н., Забежинский М.А.,

Попович И.Г., 2009].

Простота проведения того или иного теста не свидетельствует о его низкой

информативности. Так, оценка постарения на основе некоторых внешних прояв-

лений (поседение, облысение) может не уступать той, которая проведена с помо-

щью сложных инструментальных методик [Позднякова Н.М. и др., 2011].

Разнообразие биологических ритмов в организме свидетельствует о том, что

они определяются качественно различными процессами, совершающимися в раз-

личных структурах и на разных уровнях интеграции [Шапошникова В.И., 2008].

Классификация индикаторов биологического возраста рассматривается с точки

зрения уровня их проявления в организме. Показано, что этими уровнями являют-

ся молекулярный, органоидный, нейрогуморальный, органосистемный, уровень

внешнего проявления, уровень интегральной индикации [Крутько В.Н., Славин

М.Б., Смирнова Т.М., 2002].

43

Таблица 1.1

Показатели, которые могут быть использованы в качестве биомаркеров

при исследовании влияния генетических изменений

на старение модельных организмов (Анисимов В.Н., 2008)

Функция Параметр Организм

Поведение Негативный геотаксис Исследовательская

активность Двигательная активность

Полет Движения тела

Фарингеальный насос

Мухи Нематоды, мухи, грызуны

Нематоды, мухи, грызуны Мухи

Нематоды, мухи, грызуны Нематоды

Обучение Избегание запаха Дискриминация

Хоботковый ответ

Нематоды, мухи, грызуны Нематоды, мухи, грызуны

Мухи

Чувствительность Механорецепция Хемотаксис

Изотермальное отслежи-вание

Нематоды, мухи, грызуны Нематоды, мухи, грызуны

Нематоды, мухи, грызуны

Устойчивость

к стрессу

Дрожжи, нематоды, мухи,

грызуны

Фертильность Дрожжи, нематоды, мухи, грызуны

Гистологические

тесты

Исследование мышц

Анализ нервной системы

Нематоды, мухи, грызуны

Нематоды, мухи, грызуны

Молекулярные

переменные

Накопление пигмента

Обмен белка Активность ферментов

Дрожжи, нематоды, мухи,

грызуны Дрожжи, нематоды, мухи, грызуны

Дрожжи, нематоды, мухи, грызуны

Экспрессия генов Кандидатные гены Исследование всего генома

Дрожжи, нематоды, мухи, грызуны Дрожжи, нематоды, мухи,

грызуны

Биология старения, несмотря на успехи последнего десятилетия, пока не

создала метода количественной оценки скорости старения индивида, располагая

которым можно было бы предсказать продолжительность жизни особи. Количе-

ственный результат геронтологических опытов часто сводится к регистрации

44

«возрастных различий» или «возрастных изменений», и, хотя в литературе оба

термина нередко используются как равнозначные, каждый имеет свое собствен-

ное смысловое содержание [Обухова Л.К., Измайлова Д.М., Соловьева А.С.,

2006]. Оценка уровня жизнеспособности и степени старения экспериментальных

животных может осуществляться двумя методами: «поперечным» («горизонталь-

ным») и «продольным». Поперечное исследование предполагает однократное из-

мерение изучаемых параметров у особей разного возраста в данный момент вре-

мени. Поперечные методы (cross-section) изучения, а именно с их помощью по-

ставляется основной массив эмпирических фактов, позволяют определить средние

возрастные различия между группами животных. Анализ средних величин не мо-

жет сказать ничего о том, с какой скоростью стареет особь и каковы индивиду-

альные черты этого процесса. Продольный метод подразумевает наблюдение за

одними и теми же особями в течение долгого периода от юности до старости и

смерти. Только длительное (longitudinal) наблюдение одних и тех же подопытных

животных позволяет проследить истинные возрастные изменения, совокупность

которых складывается в адекватную динамическую картину старения. Результа-

том как поперечного, так и продольного исследования является возрастная зави-

симость изучаемого параметра, которая, позволяет сравнить между собой моло-

дых и старых [Соловьева А.С., 2003; Обухова Л.К. и др., 2006].

Обычно для определения биологического возраста используют функцио-

нальные показатели органов и систем, отражающие именно возрастные измене-

ния организма, а не вторичные, вызванные различными патологическими процес-

сами. Построение модели биологического возраста идет по следующим направле-

ниям:

1) интегральная оценка биологического возраста с помощью множественной

линейной регрессии;

2) дифференциальная оценка биологического возраста отдельных физиологи-

ческих систем на основе параметрических профилей;

3) интегрально-дифференциальная оценка биологического возраста на основе

факторного анализа.

45

В практическом виде определение биологического возраста – это измерение

степени отклонений различных структурно-функциональных характеристик орга-

низма от нормы при обследовании одного и того же индивидуума [Крутько В.Н.,

Донцов В.И., Смирнова Т.Н., 2005; Голованова Е.Д., 2009].

Для вычисления биологического возраста используют метод множествен-

ной линейной регрессии, выражающей зависимость возраста от ряда физиологи-

ческих параметров [Голованова Е.Д., 2009]. В совокупности в различных моделях

биовозраста задействовано около 150 клинико-физиологических, психометриче-

ских, иммунологических, антропометрических, биохимических, эндокринологи-

ческих, цитологических и других показателей [Маркина Л.Д., 2001; Butler R.N. et

al., 2004]. Каждые физиологические возрастные параметры старения имеют как

свои преимущества, так и ограничения [Анисимов В.Н., 2008]. Небольшое число

показателей биологического возраста (3–4) не позволяет дифференцировать типы

и профиль старения, но и увеличение числа показателей (более 10–15) не дает

точного определения биологического возраста. Оптимальным, видимо, является

набор из наиболее отличающихся тестов, охватывающих различные системы и

органы и отражающий: возрастную физиологию, возрастную хроническую пато-

логию, умственную и физическую работоспособность [Крутько В.Н., Донцов

В.И., 2011]. До конца нерешенным остается вопрос о том, какие же показатели

максимально пригодны для определения биологического возраста, ввиду их зна-

чительной физиологической и индивидуальной вариации. Для ответа на этот во-

прос полезно учитывать такой критерий как отношение изменения величины био-

логического возрастного маркера старения в течение жизни к межиндивидуаль-

ному разбросу его значений [Крутько В.Н., Донцов В.И., Смирнова Т.Н., 2005].

Таким образом, биологический возраст рассматривается как математическая

модель возрастных структурных и функциональных изменений организма

[Крутько В.Н. и др., 2001, 2002; Подколзин А.А и др., 2001; Донцов В.И. и др.,

2002; Голованова Е.Д., 2009].

Различают интегральные и парциальные модели биологического возраста.

Интегральные построены на основе физиологических возрастных параметрах, ха-

46

рактеризующих состояние организма в целом, – нервно-психические тесты, пока-

затели сердечно-сосудистой системы и др. Парциальные модели формируются на

принципе подбора показателей, отвечающих лишь за одну из физиологических

систем [Голованова Е.Д., 2009].

Большое значение имеют методики определения биологического возраста,

разработанные в лаборатории онтогенеза Пермской медицинской академии Л.М.

Белозеровой: по параметрам физической и умственной работоспособности, анали-

зу крови, данным спирографии, эхокардиографии, которые наиболее хорошо под-

ходят для определенной цели [Белозерова Л.М., 2006а, б; Белозерова Л.М., Одего-

ва Т.В., 2006; Белозерова Л.М., Соломатина Н.В., 2008].

Среди большого количества методик определения биологического возраста

особое распространение в науке и практике нашел метод В.П. Войтенко с соавт.

как наиболее доступный и интегральный, он широко применяется во многих ис-

следованиях, посвященных проблемам старения, а также соответствия паспортно-

го возраста биологическому [Войтенко В.П., 1982; Плакуев А.Н., Юрьева М.Ю.,

Юрьев Ю.Ю., 2011].

В отечественной литературе первая работа по определению биологического

возраста была опубликована в 1935 г. П.Н. Соколовым, который использовал по-

казатель морщинистости кожи. Дальнейшее развитие методов определения био-

логического возраста было связано с поиском более чувствительных к процессу

старения морфофункциональных показателей, названных биомаркерами старения

[Войтенко В.П., 1982]. В случае, когда ни одной из методик невозможно отдать

предпочтения, имеет смысл принять за оценку биологического возраста среднее

арифметическое оценок, полученных по всем методикам. Такой прием позволяет

отразить в итоговой оценке преимущества информативности всех использован-

ных методик и одновременно понизить роль погрешности каждой из них [Позд-

някова Н.М. и др., 2011].

Для обработки результатов, полученных в процессе измерения биологиче-

ского возраста и их интерпретации, используют модели биологического возраста

[Войтенко В.П., 1982]. Различают:

47

1) аналитические (фундаментальные и диагностические (прикладные);

2) полные (абсолютная оценка биологического возраста) и неполные (отно-

сительная оценка биологического возраста);

3) структурированные и унитарные;

4) интегральные и парциальные;

5) регрессионные и дискриминантные, факторные, кластерные.

Значение проблемы биологических маркеров старения состоит в выявлении

факторов, способствующих преждевременному и (или) ускоренному старению, с

одной стороны, и в оценке эффективности применения средств, профилактики

преждевременного старения – с другой [Анисимов В.Н., 2008]. Таким образом,

установление биологического возраста должно строиться на комплексной и этап-

ной основе с учетом индивидуальных особенностей старения и включать показа-

тели, характеризующие конкретные причины и механизмы старения [Крутько

В.Н., Донцов В.И., 2011; Плакуев А.Н., Юрьева М.Ю., Юрьев Ю.Ю., 2011].

48

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Животные

Главным биологическим звеном в системе эксперимента являются лабора-

торные животные. Вид избрания для проведения научного эксперимента лабора-

торных животных, их анатомо-физиологические особенности, здоровье, генетиче-

ская однородность, отсутствие скрытых заболеваний, а так же условия ухода, со-

держание и кормление во многом предопределяют фактические результаты [Ма-

каров В.Г., Макарова М.Н., 2013]. Работа была проведена на 261 аутбредной кры-

се обоего пола собственной разводки, первоначально полученных из НИИ онко-

логии им. Н.Н. Петрова. Использование белых крыс связано с тем, что они наибо-

лее удобны для проведения эксперимента ввиду их анатомо-физиологических

особенностей [Анисимов В.Н., Забежинский М.А., Попович И.Г., 2009]. У крыс

достаточная продолжительность жизни, они более устойчивы к инфекциям, чем

мыши [Каркищенко Н.Н., 2010].

Крыс содержали в виварии Петрозаводского государственного университета

в контролируемых условиях окружающей среды (температура 22±20С; относи-

тельная влажность 30-70%; кратность воздухообмена 10/час); в пластмассовых

клетках с верхней крышкой из нержавеющей стали, с подстилкой обеспыленной

из деревянной стружки, по 10 крыс в каждой клетке; при свободном доступе к

гранулированному корму (ГОСТ Р 50258-92 «Комбикорма полнорационные для

лабораторных животных. Технические условия»: содержание протеина более

25%, жиров 6-12%, кальция и фосфора 1-1,4%, лизина и метионина 0,7-1,5%, мик-

роэлементов и витаминов 3-4%) и питьевой воде. Содержание животных соответ-

ствовало правилам лабораторной практики и Приказу Министерства здравоохра-

нения и социального развития Российской Федерации от 23 августа 2010 г. №

708н «Об утверждении Правил лабораторной практики». При проведении экспе-

49

риментов были приняты меры, позволяющие избежать излишних физических

страданий или повреждений животных.

Работа была выполнена с соблюдением международных принципов

Хельсинской декларации Всемирной Медицинской Ассоциации о гуманном

отношении к животным [Хельсинкская Декларация Всемирной Медицинской

Ассоциации, 2000], принципов гуманности, изложенных в директиве

Европейского Сообщества (№ 86/609 ЕС), «Биоэтических правилах проведения

исследований на человеке и животных» [Белоусов Ю.Б., 2005] и «Руководстве по

лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских

технологиях» [Каркищенко Н.Н., 2010].

2.2. Схема эксперимента

В опытах на крысах было изучено влияние годового цикла фотопериодизма

на физиологические возрастные параметры и продолжительность жизни

лабораторных крыс в зависимости от сезона рождения. За животными наблюдали

до естественной гибели особей.

Первая (дата рождения: конец апреля – начало мая; NL-Spring; 46 самцов и

40 самок) и вторая группы животных (дата рождения: конец октября – начало

ноября; NL-Autumn; 48 самцов и 52 самки) находились в условиях естественного

освещения северо-запада России (рис. 2.1).

В данном режиме освещенность определялась сезоном года (табл. 2.1):

зимой минимальная продолжительность дня составляла 5,14 ч., а летом

продолжительность светового дня достигала 21 ч. («белые ночи»).

У животных группы NL-Autumn с осенней датой рождения эмбриональное

развитие происходило в условиях уменьшения продолжительности светового дня,

фаза прогрессивного роста совпала с темным временем года (минимальной про-

должительностью светового дня), а фаза стабильного роста – со светлым време-

нем (максимальной продолжительностью светового дня).

50

Рис. 2.1. Схема распределения крыс по экспериментальным группам

У крыс, группы NL-Spring, наоборот, вынашивание плода и рост получен-

ного потомства совпали с увеличением продолжительности светового дня и в

дальнейшем с периодом «белых ночей», а фаза стабильного роста – с темным

временем года (минимальной продолжительностью светового дня) (рис. 2.2).

0:00:00

2:24:004:48:00

7:12:009:36:00

12:00:0014:24:00

16:48:0019:12:00

21:36:00

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36

возраст, мес.

пр

од

ол

жи

те

ль

но

сть

дн

я,

ч.

NL-Spring NL-Autumn

Рис. 2.2. Изменение продолжительности дня в течение эндогенного года

в зависимости от даты рождения крыс

Примечание. NL-Spring – группа крыс с весенней датой рождения; NL-Autumn – группа крыс с осенней датой рождения

51

Таблица 2.1

Продолжительность дня в течение годового цикла

на 61°817' СШ (г. Петрозаводск)

Дата Белые ночи

Солнце

Восход Заход Зенит Продолжительность дня

01.01 11:04:09 16:30:16 13:47:12 05:26:06

10.01 10:54:29 16:47:43 13:51:06 05:53:13

20.01 10:36:30 17:12:45 13:54:37 06:36:14

01.02 10:08:01 17:46:37 13:57:19 07:38:35

10.02 09:43:25 18:12:45 13:58:05 08:29:19

20.02 09:13:57 18:41:24 13:57:41 09:27:26

01.03 08:46:06 19:06:29 13:56:18 10:20:21

10.03 08:17:26 19:30:53 13:54:10 11:13:26

20.03 07:45:02 19:57:26 13:51:14 12:12:23

01.04 07:05:55 20:29:02 13:47:28 13:23:06

10.04 06:36:48 20:52:55 13:44:51 14:16:07

20.04 06:05:02 21:19:55 13:42:28 15:14:52

01.05 05:31:23 21:50:10 13:40:46 16:18:46

10.05 05:05:24 22:15:00 13:40:12 17:09:35

20.05 + 04:39:09 22:41:43 13:40:26 18:02:33

01.06 + 04:13:32 23:10:01 13:41:47 18:56:28

10.06 + 04:00:56 23:25:44 13:43:20 19:24:48

20.06 + 03:56:15 23:34:24 13:45:19 19:38:08

01.07 + 04:03:50 23:31:07 13:47:29 19:27:15

10.07 + 04:18:34 23:19:17 13:48:55 19:00:42

20.07 + 04:40:51 22:59:01 13:49:56 18:18:10

01.08 05:11:42 22:28:21 13:50:02 17:16:38

10.08 05:35:51 22:02:32 13:49:11 16:26:40

20.08 06:02:36 21:32:04 13:47:20 15:29:27

01.09 06:34:01 20:54:00 13:44:00 14:19:58

10.09 06:57:04 20:24:48 13:40:56 13:27:43

20.09 07:22:26 19:52:06 13:37:16 12:29:40

01.10 07:50:27 19:16:15 13:33:21 11:25:47

10.10 08:13:52 18:47:22 13:30:37 10:33:29

20.10 08:40:41 18:16:07 13:28:24 09:35:25

01.11 09:14:02 17:40:33 13:27:18 08:26:31

10.11 09:39:32 17:15:58 13:27:45 07:36:26

20.11 10:07:19 16:51:50 13:29:34 06:44:29

01.12 10:34:58 16:31:05 13:33:01 05:56:05

10.12 10:52:44 16:20:42 13:36:43 05:27:57

20.12 11:04:19 16:18:26 13:41:22 05:14:06

01.01 11:04:19 16:29:51 13:47:05 05:25:32

52

Освещенность в помещении менялась в течение суток (на уровне клеток в

утренние часы – 50-200 лк, днем – до 1000 лк в ясный день и 500 лк в пасмурный

день, к вечеру – от 150 до 500 лк). Для измерения освещенности помещений

использовали люксметр «Ф-107» (Россия).

Третья группа являлась контрольной: крысы находились в условиях

стандартного чередующегося режима освещения (12ч.Т:12ч.С; LD; 46 самцов и 42

самки). Люминесцентные лампы (освещенность 750 лк на уровне клеток)

освещали помещение в течение 12 дневных часов, на ночь (12 ч.) свет отключали.

Окна в помещении отсутствовали.

2.3. Методы изучения параметров гомеостаза

В работе исследовали различные показатели гомеостаза и старения (масса

тела, половое созревание, поглощение корма и воды, диурез, общий и

биохимический анализ мочи, эстральный цикл). Проводили измерение уровня

глюкозы в крови и ректальной температуры тела. Исследовали динамику гибели

животных, продолжительность жизни и развитие возрастной патологии, включая

опухоли.

2.3.1. Физиологические (неинвазивные) методы исследования

2.3.1.1. Методика определения скорости полового созревания

Ежедневно, начиная с 15 дня после рождения, у крыс путем визуального на-

блюдения фиксировали время полового созревания: у самцов – время опущения

яичек в мошонку; у самок – время открытия влагалища.

2.3.1.2. Методика определения массы тела

Крыс ежемесячно индивидуально взвешивали на электронных весах с

точностью до 1 г. В каждой группе вычисляли среднее значение массы животных

и ошибки среднего (М±m).

53

2.3.1.3. Методика определения потребления корма

Один раз в месяц, одновременно со взвешиванием животных, производили

определение суточного количества потребляемого корма. Крысу помещали на

сутки в индивидуальную метаболическую клетку, которая была снабжена

индивидуальной кормушкой и поилкой. Процесс измерения потребления корма

проводился в ручную, при взвешивании определяли разницу между количеством

оставшегося корма и начальным количеством, предварительно измеренным и

помещенным в контейнер [Анисимов В.Н., Забежинский М.А., Попович И.Г.,

2009].

2.3.1.4. Методика определения эстральной функции

У самок, начиная с 3-месячного возраста, ежедневно в течение 2-х недель

один раз в три месяца брали влагалищные мазки для изучения эстральной функ-

ции самок. Известно, что в различные фазы овуляторного цикла у грызунов вла-

галищное содержимое имеет неодинаковый состав, легко определяемый при мик-

роскопии. Весь овуляторный цикл крысы условно делился на следующие стадии:

1) диэструс или стадия покоя; 2) проэструс или стадия подготовки к течке; 3) эст-

рус или стадия течки; 4) метаэструс или стадия после течки. Соответственно этим

фазам изменялся состав влагалищного содержимого. Мазки готовили по обще-

принятой методике [Кабак Я.М., 1968] из влагалищного содержимого, полученно-

го утром в одно и то же время посредством введения во влагалище крыс ватного

тампона (табл. 2.2).

Свежеприготовленные мазки без фиксации и окраски сразу же микроскопи-

ровали при увеличении в 70 раз (об. 10, ок. 7), с опущенным конденсором микро-

скопа. Определение фазы овуляторного цикла производили в соответствии с об-

щепринятыми критериями (рис. 2.3).

Результаты исследования вагинального содержимого фиксировали в журна-

ле. Оценивали следующие параметры: длительность эстрального цикла, соотно-

шение фаз овуляторного цикла; рассчитывали относительное число коротких,

54

средних и длинных циклов, процентное соотношение фаз эстрального цикла, от-

носительное число животных с иррегулярными циклами.

Таблица 2.2

Вагинальное содержимое крысы

в зависимости от стадии овуляторного цикла (Я.М. Кабак, 1968)

Стадия

цикла

Средняя продолжи-

тельность стадии (часы) Состав содержимого влагалища

Диэструс Значительно варьирует, составляя около поло-

вины всей продолжи-тельности цикла

Значительное количество слизи. Основ-ную массу клеток составляют лейкоциты

Проэструс

12 часов Слизь и лейкоциты исчезают, мазок почти

исключительно состоит из слущенных эпителиальных клеток стенки влагалища,

располагающихся в мазке поодиночке или небольшими группами. Все эпителиаль-ные клетки примерно одинаковой величи-

ны, имеют овальную форму. На окрашен-ном мазке видно, что все они имеют ядра.

Эструс 27 часов В мазке видны только ороговевающие безъядерные клетки, имеющие вид чешу-ек. Лейкоциты и эпителиальные клетки с

ядрами отсутствуют. К концу стадии че-шуйки образуют хорошо видимые белова-

тые скопления.

Метаэст-рус

6 часов Среди массы орговевших клеток появля-ются лейкоциты. На короткое время могут

появиться и эпителиальные клетки. В маз-ке встречаются все 3 вида клеток (чешуй-

ки, эпителиальные клетки и лейкоциты). Чешуйки постепенно исчезают.

55

А Б

Рис. 2.3. Влагалищные мазки в зависимости от стадии овуляторного цикла

Примечание. А – эструс; Б – диэструс

2.3.1.5. Методика определения ректальной температуры тела

Начиная с 3-месячного возраста, один раз в квартал в течение двух последо-

вательных недель параллельно с определением эстральной функции, у самок из-

меряли ректальную температуру с помощью электронного термометра. Смазан-

ный глицерином наконечник термометра вводили в прямую кишку крысы на глу-

бину 1 см и ждали момента стабилизации температуры. Через 1 минуту после

звукового сигнала термометр извлекали и температуру фиксировали в журнале.

Определяли среднюю ректальную температуру у крыс без учета фаз эстрального

цикла, а так же в фазы эструса и диэструса. Сравнивали ректальную температуру

между различными фазами цикла в каждой группе. Оценивали возрастную дина-

мику ректальной температуры у самок крыс с учетом и без учета фаз эстрального

цикла.

2.3.1.6. Методика определения диуреза и потребления воды

Ежемесячно самцов помещали в 19.00 на сутки в индивидуальные

метаболические клетки, снабженные поилками. Процесс измерения потребления

воды проводили в ручную, при измерении мерной колбой определяли разницу

между количеством оставшейся воды в поилке и начальным количеством,

56

предварительно измеренным [Анисимов В.Н., Забежинский М.А., Попович И.Г.,

2009].

Одним из показателей, характеризующих работу почки, является абсолют-

ная скорость мочеотделения – диурез. Этот показатель характеризует скорость

образования мочи, отражает уровень гидратации организма, а также представляет

величину экскреции воды. Полученное в опыте количество мочи измеряли вруч-

ную при помощи мерной пробирки. Мочу собирали в течение 24 часов в индиви-

дуальных метаболических клетках, после чего ее количество регистрировали.

2.3.1.7. Методика определения анализа мочи

Один раз в месяц, одновременно с определением потребления воды и диу-

реза, производили общий и биохимический анализ мочи непосредственно в день

завершения эксперимента, поскольку при длительном хранении содержание в мо-

че органических и неорганических веществ может изменяться [Колб В.Г., Ка-

мышников В.С., 1982]. Определение в моче содержания билирубина, кетонов,

эритроцитов, белка, нитритов и лейкоцитов производили с помощью тест-полосок

для анализа мочи «Multistix 10 SG» (фирма «Байер», США). Свежие пробы мочи

собирали в сухие чистые сосуды, тест-полоски быстро окунали в мочу и с помо-

щью электронного прибора Uritek 151 определяли биохимический анализ мочи

(табл. 2.3).

Таблица 2.3

Границы чувствительности и реагентные зоны тест-полосок «Multistix 10 SG»

(«Байер», США)

Реагентная зона Границы чувствительности Реагентная зона

Билирубин 0,4-0,8 мг/дл (7-14 мкмоль/л) Билирубин

Кетон 5-10 мг/дл (0,5-1,0 ммоль/л) Уксусная кислота

Эритроциты 0,015-0,062 мг/дл Гемоглобин

Белок 15-30 мг/дл Альбумин

Нитриты 0,06-0,10 мг/дл (13-22 мкмоль/л) Нитрит-ион

Лейкоциты 5-15 Лейкоциты/поле

57

2.3.2. Биохимические методы исследования крови

2.3.2.1. Методика определения уровня глюкозы в крови

Начиная с 3-месячного возраста, один раз в 6 месяцев, у самцов измеряли

содержанию глюкозы в крови. Животное помещали в клетку, регулируемой руч-

кой-прокалывателем прокалывали кончик хвоста, получали округлую каплю кро-

ви (2 микролитра). Когда на дисплее глюкометра Клевер Чек (Clever Chek) ТD-

4209 появлялся символ, наносили каплю крови на впитывающую лунку тест-

полоски и через 10 сек. фиксировали данные прибора.

2.3.3. Патоморфологические методы исследования

Всех павших по ходу опыта животных подвергали вскрытию. Проводили

макроскопическое исследование всех внутренних органов. В протоколе вскрытия

отмечались размеры, консистенция, цвет и вид органов на разрезе (рис. 2.4).

Основные органы (матка, яичники, семенники, молочные железы, надпочечники,

почки, печень, селезенка, легкие, сердце), опухоли, а так же все подозрительные

на опухолевый рост органы и ткани вырезали и фиксировали в 10% нейтральном

формалине. Через определенное время после начала фиксации материал

подвергали обычной гистологической обработке с заливкой в парафин. Срезы

толщиной 5-7 микрон окрашивали гематоксилином и эозином и изучали

микроскопически. Новообразования классифицировали согласно рекомендациям

Международного агентства по изучению рака (МАИР) [Turusov V.S., Mohr U.,

1990] и оценивали как «фатальные» (то есть, послужившие непосредственной

причиной гибели животных) или как «случайные» (в случаях, когда животное

погибло от других причин) [Gart J.J. et al., 1986]. Все виды постмортальной

патологии, обнаруженные при макро- и микроскопическом исследовании,

заносили в специальный журнал.

58

Рис. 2.4. Схема, на которой отмечались опухоли и другие заболевания

2.3.4. Методика оценки продолжительности жизни

Рассчитывали среднюю продолжительность жизни всех и последних 10%

максимально проживших крыс, а также максимальную продолжительность

жизни.

2.4. Статистическая обработка результатов исследования

Полученные в экспериментах результаты подвергали статистической обра-

ботке [Каркищенко Н.Н., 2010; Зайцев В.М., Лифляндский В.Г., Маринкин В.И.,

2006]. Анализ данных проводили в среде интегрированных пакетов статистиче-

ских программ STATGRAPH, STADIA, EXCEL общепринятыми методами вариа-

ционной статистики. Достоверность результатов оценивали по t-критерию Стью-

дента, непараметрическому U-критерию Уилксона-Манна-Уитни и методом χ2.

Достоверно различающимися признавали значения при р<0,01 и р<0,05. Для

оценки влияния различных факторов (режим освещенности, пол животных, сезон)

на изучаемые показатели использовали многофакторный дисперсионный анализ

(ANOVA) и рассчитывали уравнение регрессии [Лакин Г.Ф., 1990; Ивантер Э.В.,

Коросов А.В., 2003].

59

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Влияние годового цикла фотопериодизма на физиологические

возрастные параметры в зависимости от сезона рождения крыс

Влияние естественного освещения на динамику полового

созревания крыс в зависимости от сезона рождения

В условиях стандартного освещения (LD) у 58% самцов крыс половое со-

зревание наступило в среднем на 38-й день жизни, а у 64% самок – на 42-й день

(рис. 3.1), что соответствует физиологическим нормам [Гладкова А.И. и др., 1992;

Виноградова И.А., Чернова И.В., 2007]. Однако, у некоторых животных в этой

группе половое созревание отмечалось раньше средних значений: у 2% самцов –

на 34-й и у 4% самок – на 39-й день жизни. Окончание полового созревания в этой

группе было зафиксировано на 40-й день у самцов и 44-й день у самок крыс.

У крыс группы NL-Spring период полового созревания совпал с периодом

«белых ночей», когда продолжительность светового дня достигала 21 часа. В этой

группе половое созревание наступило раньше: у 48% самцов в среднем на 33-й

день жизни, а у 52% самок – на 37-й. У 4% самцов, рожденных в весенний период,

опущение яичек в мошонку наблюдалось уже на 30-й день, а открытие влагалища

у 8% самок – на 35-й день жизни. Полное завершение полового развития отмеча-

лось на 36-й день у самцов, на 39-е сутки − у самок.

Ускоренное половое созревание в условиях повышенной освещенности (пе-

риод «белых ночей») наблюдалось как у самцов, так и у самок, что соответствует

данным И.А. Виноградовой с соавт. (2007), где у самцов и самок крыс отмечалось

преждевременное половое созревание при постоянном освещении уже через 3 не-

дели от начала опыта. Известно так же, что пинеалэктомия у самок сопровождает-

ся преждевременной половозрелостью [Анисимов В.Н., 2003].

60

А

Б

Рис. 3.1. Динамика полового созревания самцов (А) и самок (Б) крыс

в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения

Примечание. Красная линия – стандартное освещение (LD), черная линия – естественное освещение c весеннего сезона (NL-Spring), зеленая линия – естественное освещение c осеннего

сезона (NL-Autumn)

61

Половое созревание у 80% самцов, находящихся в условиях NL в осенний

период, наступило в среднем на 41-й, а у 51% самок – на 48-й день жизни, в это

время продолжительность светового дня постепенно уменьшалась до 4,7 часов.

Первые самцы с опустившими яичками в мошонку зафиксированы на 36-е сутки

(8,9%), первые самки с раскрывшимся влагалищем – на 38-е сутки (2%). Оконча-

ние пубертатного периода отмечалось через 55 дней от рождения у самцов и через

61 день у самок. Известно, что содержание животных в темноте, повышающей

выработку мелатонина, оказывает антигонадотропное действие [Arendt J., 2005],

что мы и наблюдали по задержке полового созревания у самцов и самок крыс,

рожденных в осенний сезон.

От условий фотопериода зависит половое развитие у разных видов живот-

ных [Edmonds K.E., Stetson M.H., 1995; Bishnupuri K.S., Haldar C., 2000; Beery

A.K. et al., 2008]. Есть данные, что сеголетки темной полевки ранних выводков

отличаются быстрым ростом и развитием и почти поголовно размножаются в год

рождения. Молодые, появившиеся на свет в июне и позднее, в основном созрева-

ют лишь после зимовки. Первые обеспечивают рост популяции в текущем году, а

вторые – основу позднелетнего и осеннего поголовья на следующий год [Ивантер

Э.В., Леонтьев И.А., 2013]. Известно, что сибирские хомячки, рожденные в конце

репродуктивного периода, задерживают половое созревание до следующей весны,

в то время как хомячки, рожденные в начале сезона размножения, проходят бы-

строе репродуктивное развитие [Gorman M.R., 2001]. Информация о фотопериоде

сообщается плодам сибирских хомячков еще в утробе матери [Horton T.H., 1984]

посредством материнского мелатонинового ритма [Walton J.C., Weil Z.M., Nelson

R.J., 2011]. Удлинение продолжительности светлого времени суток, когда выра-

ботка эндогенного мелатонина эпифизом подавляется, способствует преждевре-

менному половому созреванию, и, наоборот, при увеличении длительности тем-

новой фазы суток проявляется антигонадотропное действие мелатонина, посколь-

ку выработка этого гормона эпифизом повышается [Beery A.K. et al., 2008]. Сам-

цы и самки хомячков, рожденные в условиях коротких дней, задерживают репро-

дуктивное созревание, но быстро проходят репродуктивное развитие при воздей-

62

ствии длительного светового дня [Weil Z.M. et al., 2006]. Известно, что мелато-

нин, играет существенную роль в регуляции полового созревания [Илюха В.А. и

др., 2012; Beery A.K. et al., 2008]. Этот гормон угнетает секрецию гонадолиберина

гипоталамусом и гонадотропинов передней долей гипофиза, ингибируя при этом

деятельность гонад [Анисимов В.Н. и др., 2003]. Пролактин у крыс считается

третьим гонадотропным гормоном, участвующим в осуществлении овариального

цикла. Мелатонин, как антагонист гонадотропных гормонов, ингибирует биосин-

тез пролактина. Очевидно влияние сезона рождения и сезонной фотопериодично-

сти, изменяющей выработку мелатонина эпифизом, оказывает координирующее

действие на половое созревание самцов и самок крыс.

Таким образом, в весенний период в условиях естественного освещения Ка-

релии было зафиксировано ускоренное половое созревание, как самцов, так и са-

мок крыс, а в осенний период – запаздывание по сравнению с аналогичным пара-

метром у животных в стандартном режиме освещения.

Влияние естественного освещения на динамику массы тела крыс

в зависимости от сезона рождения

На протяжении всего эксперимента масса тела самцов крыс увеличивалась

во всех световых режимах до определенного возраста, а затем начинала снижать-

ся. С трехмесячного возраста и в течение всего исследования наибольший вес на-

блюдался у самцов в режиме NL-Spring, наименьший – в NL-Autumn по сравне-

нию с животными контрольной группы (рис. 3.2 А).

Постепенное увеличение веса у самцов группы контроля происходило до 15

месячного возраста, средний вес составлял 438,6±33,12 г, в это время крысы-

самцы весили на 60,6% больше, чем трехмесячные особи, затем показатель посте-

пенно снижался и в 24 месяца вес самцов крыс был на 8,1% меньше, чем в 15-

месячном возрасте. В группе крыс, рожденных весной, увеличение массы тела

происходило до 13-месячного возраста, максимальный вес составил 460,5±28,87 г,

что на 59,4% больше, чем вес 3-месячных крыс, затем вес снижался и к двум го-

дам был на 6,5% меньше максимального. У самцов в группе NL-Autumn наи-

63

больший вес (397,4±26,5 г) был зафиксирован в 16 месяцев, что на 50,8% больше

по сравнению с животными в трехмесячном возрасте, в дальнейшем происходило

снижение массы тела к 2 годам до 88,3% от максимального.

А

Б

Рис. 3.2. Динамика массы тела самцов (А) и самок крыс (Б) в условиях

естественного освещения в зависимости от сезона рождения (линии тренда)

Примечание. Красная линия – стандартное освещение (LD), черная линия – естественное освещение c весенней датой рождения (NL-Spring), зеленая линия – естественное освещение c осенней датой рождения (NL-Autumn)

64

В группе LD самцы весили достоверно больше в 6 месяцев по сравнению с

аналогичным параметром, полученным в трехмесячном возрасте (табл. 3.1). В

дальнейшем достоверных изменений массы тела по сравнению с предыдущими

измерениями у животных в группе контроля не наблюдалось. У особей с весенней

датой рождения отмечалось достоверное увеличение веса в 6, 9 и 12 месяцев по

сравнению с показателями, полученными при предыдущем измерении в данном

световом режиме. В 24-месячном возрасте масса тела самцов группы NL-Spring,

была достоверно ниже по сравнению с показателем в 18 месяцев. У самцов крыс

рожденных осенью наблюдалась тенденция к увеличению веса до 15-месячного

возраста, в последующем происходило снижение данного показателя. В 3 и 21 ме-

сяц вес самцов режима NL-Spring, был достоверно выше по сравнению с анало-

гичным параметром, полученным в данном возрастном периоде в группе LD.

Достоверных различий по массе тела у особей с осенней датой рождения и груп-

пой LD не отмечалось.

Данные нашего исследования, полученные у самцов крыс, согласуются с ре-

зультатами работы D.M. Arble (2009), в которой вес мышей, получавших пищу в

световой депривации, был значительно меньше, чем аналогичный параметр у

мышей при постоянном освещении. По всей видимости, синхронность между су-

точными и обменными процессами играет важную роль в регулировании энерге-

тического баланса и контроле массы тела [Arble D.М. et al., 2009]. Хотя в данной

работе не уточнятся, получен ли данный результат у самцов или самок мышей.

Установлено, что хомячки в условиях короткого дня имеют сниженное количест-

во циркулирующего в крови лептина, более низкую массу тела и малое количест-

во жировой ткани [Walton J.C., Weil Z.M., Nelson R.J., 2011], что так же соответст-

вует результатам нашего исследования.

Таким образом, максимальный прирост массы тела у самцов крыс кон-

трольной группы наблюдался к 15 месяцам; в режиме NL-Spring – к 13 месяцам, в

группе NL-Autumn – к 16 месяцам. Максимальный вес самцов в режиме NL-

Spring был на 5% больше, а максимальный вес крыс-самцов в режиме NL-Autumn

– на 9,4% меньше, чем аналогичный параметр у особей в режиме LD.

65

Таблица 3.1

Возрастная динамика веса крыс в условиях естественного освещения

в зависимости от сезона рождения (г)

Возраст

крыс

(месяц)

Стандартное освещение

(LD)

Естественное освещение

(NL-Spring)

Естественное освещение

(NL-Autumn)

самки самцы самки самцы самки самцы

3 216,2±25,73 273,0±27,47 198±21,74 288,8±14,16* 209,2±43,16 263,4±24,20

6 268,8±42,31 357,7±28,08 а 237,1±34,63 357,1±23,88 а 245,0±55,43 315,4±42,13

9 286,9±37,19 373,4±28,21 264,2±36,09 415,0±21,88 а 266,9±53,18 359,9±44,43

12 299±36,72 417,3±30,58 266,3±36,91 452,8±21,41 а 257,4±52,53 365,9±44,08

15 327,2±36,52 438,6±33,12 281,2±36,34 460,5±28,87 292,5±50,18 387,6±41,45

18 327,6±41,32 414,2±27,42 298±34,23 429,2±21,22 306,6±50,83 384,8±41,92

21 329,6±41,83 395,8±31,2 293,8±34,92 443,5±23,72* 300,2±51,03 367,5±43,96

24 335,2±41,35 405,5±34,61 292,2±35,12 430,6±44,8 а 303,9±50,11 350,9±44,66

Примечание. * р<0,05 – различия с показателем в группе LD в соответствующем месяце достоверны; а р<0,05 – различия с показателем, полученным при предыдущем измерении в дан-

ном световом режиме, достоверны (критерий Уилкоксона-Манна-Уитни)

Наибольший прирост индивидуальной массы тела у самок крыс наблюдался

в группе контроля, наименьший в режиме NL-Spring (рис. 3.2 Б). При этом при-

рост массы тела между группами достоверно не различался. У самок, так же как у

самцов, группы LD происходило постепенное увеличение веса до 15- месячного

возраста (327,2±36,52 г), в это время животные весили на 51,3% больше по срав-

нению с трехмесячными особями. В дальнейшем возрастных изменений массы

тела не наблюдалось. В группе животных с весенней датой рождения максималь-

ный вес был зафиксирован в 18 месяцев (298±34,23 г), что на 50,5% больше по

сравнению с массой тела самок в 3-месячном возрасте. Затем в режиме NL-Spring

у самок наблюдалась тенденция к снижению массы и в 24 месяца средний вес

особи был на 2% меньше максимального веса. У самок крыс в группе NL-Autumn,

так же как у «весенних» крыс, увеличение массы тела происходило до 18 месяцев,

максимальный вес составил 306,6±50,83 г, что на 46% больше по сравнению с ве-

66

сом в трехмесячном возрасте. В дальнейшем отмечалась тенденция снижения ин-

дивидуальной массы тела с последующим увеличением к 2 годам.

У самок крыс в группе контроля вес на протяжении всего эксперимента был

несколько больше, если судить по линиям тренда, по сравнению с животными,

рожденными в весенний и осенний период, но достоверных различий по средней

массе тела не наблюдалось (рис. 3.2 Б). У самок в режимах NL-Spring и NL-

Autumn прирост индивидуальной массы тела происходил медленнее и завершился

только к 18 месяцам в обеих группах (по сравнению с приростом у животных

группы LD – к 15 месяцам). Самки с весенней и осенней датой рождения весили в

этом возрасте на 9% и 7% меньше, соответственно, чем самки в стандартном ре-

жиме освещения. У самок, во всех исследуемых группах, не наблюдалось возрас-

тного снижения массы тела, что может быть связано с развитием опухолей, кото-

рые не позволяли оценить истинную динамику веса.

Достоверность изменения массы тела самок является достаточно сомни-

тельной, поскольку развитие доброкачественных опухолей молочных желез,

имеющих относительно большой вес, не позволило в динамике отследить истин-

ный прирост массы тела.

Расчет силы влияния возраста животных и сезона года на массу тела крыс

методом ANOVA – многофакторного дисперсионного анализа – выявил зависи-

мость динамики массы тела самцов, но не самок, от возраста (48,17%; F=62,88;

р<0,05) и сезона года (9,68%; F=16,9; р<0,05).

Следует отметить, что индивидуальная масса самцов крыс достаточно силь-

но варьировала. С возрастом число крыс, имеющих массу большую или меньшую

средних показателей, различалась. В работе максимальный вес самцов в разных

группах наблюдался от 13 до 16 месяцев, когда преобладали процессы ассимиля-

ции, в дальнейшем происходило снижение массы тела. Таким образом, к 21 меся-

цу самцы должны были иметь более низкую массу тела согласно среднестатисти-

ческим темпам потери веса. Подобной закономерности не наблюдалось в экспе-

риментальных группах. При распределении самцов крыс по массе тела в возрасте

21 месяца (табл. 3.2) было выявлено, что в стандартном режиме освещения жи-

67

вотных с весом более 441 г было 20%, менее 380 г – 50% и животных с весом в

пределах 381−440 г – 30% от общего количества особей. В режиме NL-Spring

самцы по весу распределились равномерно на две группы: половина особей веси-

ла более 441 г и вторая – от 381 до 440 г. В этом режиме самцы с весом менее 380

г не встречались. В группе NL-Autumn этого же возраста только 3% самцов крыс

имели массу тела более 441 г. Крыс с весом менее 380 г было 66% от общего ко-

личества, животных с весом от 381 до 440 г − 31%.

Таким образом, самцов крыс имевших массу тела, превышающую среднее

значение, было достоверно больше в режиме NL-Spring, а в группе NL-Autumn

достоверно меньше, чем в группе LD.

Таблица 3.2

Распределение самцов крыс (%) по массе тела в возрасте 21 месяца

Группа

Коли-

чество

крыс

(шт.)

Количество крыс (%) в группах, разделен-

ных по массе тела

Менее 380 г От 381 до 440 г Более 441 г

возраст 21 месяц

Стандартное освещение

(LD) 30 50 30 20

Естественное освещение

(NL-Spring) 26 0* 50* 50*

Естественное освещение

(NL-Autumn) 39 66 31 3*

Примечание. * p<0,01 – различия с показателем группы в LD режиме достоверны (метод χ2)

В других исследованиях установлено, что воздействие света в ночное время

суток нарушает метаболические процессы и приводит к избыточной массе тела

[Fonken L.K., Workman J.L., Walton J.C., 2010]. Искусственное увеличение про-

должительности темного периода суток, вероятно, способствует продлению мела-

тониновых эффектов в отношении нормализации липидного обмена [Жукова О.Б.

и др., 2013]. Так же у животных, длительно находившихся в условиях нарушенно-

го ритма дня и ночи, были выявлены нарушения метаболизма в виде абдоминаль-

ного ожирения, гиперхолестеринемии и глюкозурии [Виноградова И.А., 2007],

68

что косвенно подтверждает и наше исследование. Результаты работ других авто-

ров указывают на связь эпифиза с эндокринной регуляцией жирового и углевод-

ного обменов: у гомозиготных мышей с мутацией гена Circadian Clock обнаружи-

вался метаболический синдром, проявляющийся ожирением [Turek F.W. et al.,

2005]. Полагают, что избыток веса внутри вида коррелирует с более короткой

продолжительностью жизни, тогда как долголетие ассоциируется с меньшими

размерами тела. Однако, например, у плодовых мух не выявлено подобной зако-

номерности [Khazaeli A.A. et al., 2005]. Имеются так же данные о положительной

корреляции между повышенной массой тела и развитием новообразований [Ани-

симов В.Н., 2008]. Результаты исследований A. Gavrila с соавторами (2003) дока-

зали способность жировой ткани изменять в зависимости от времени суток (оче-

видно и от длины световой/темновой фаз) свою функциональную активность.

Ожирение и избыток веса являются факторами риска увеличенной смертности

[Samaris T.T. et al., 2002]. Расчет ожидаемого числа потерянных лет жизни обна-

ружил достоверную связь с избыточным весом у молодых людей и ожирением

любой степени [Анисимов В.Н., 2008а; Fontaine K.R. et al., 2003].

Таким образом, изменение фаз «сон/бодрствование» влияет на активность

жировой ткани [Берштейн Л.М., 2005], что подтверждает влияние сезонной фото-

ритмики на изменение массы тела самцов крыс в наших исследованиях. В режиме

NL-Spring среди старых самцов было достоверно больше особей с избыточной

массой тела, а в режиме NL-Autumn – со сниженной массой тела по сравнению с

самцами группы контроля.

У самцов, в отличие от самок, регистрировали возрастное снижение массы

тела, что позволило определить границы периодов постнатальной жизни, основы-

ваясь на росто-весовых показателях. В результате расчетов постнатальный период

жизни крыс-самцов был разделен на 3 части: фазы прогрессивного, стабильного и

регрессивного роста (предстарческий и старческий периоды) [Махинько В.И.,

Никитин В.Н., 1977]. Полученные данные показывают (рис. 3.3), что длитель-

ность фаз роста зависела от сезона рождения. Активная жизнь крыс -самцов в

группе LD составила 23 месяца: окончание фазы прогрессивного роста наступило

69

в возрасте 8 месяцев, начало регрессивного роста было отмечено в 15 месяцев.

Таким образом, фаза стабильного роста длилась 7 месяцев, а предстарческий пе-

риод продолжался 8 месяцев. В режиме NL-Spring продолжительность активной

жизни сократилась до 22 месяцев по сравнению с контрольной группой: длитель-

ность фазы прогрессивного роста увеличилась до 9 месяцев, фаза стабильного

роста уменьшилась до 4 месяцев, начало фазы регрессивного роста было зафик-

сировано раньше – в 13 месяцев. В группе NL-Autumn продолжительность актив-

ной жизни уменьшилась до 21 месяца по сравнению с LD, фаза прогрессивного

роста увеличилась на 3 месяца, длительность фазы стабильного роста уменьши-

лась до 5 месяцев, фаза предстарческого периода составила 5 месяцев.

Рис. 3.3. Длительность постнатальных периодов роста в условиях

естественного освещения у самцов крыс в зависимости от сезона рождения

Примечание. LD − стандартное освещение; NL-Spring − естественное освещение c ве-сенней датой рождения; NL-Autumn − естественное освещение c осенней датой рождения

Таким образом, воздействие естественного освещения Карелии вне зависи-

мости от сезона рождения приводило к нарушению темпов физиологического раз-

вития – активная жизнь крыс укорачивалась, а старческий период регрессивной

фазы наступал быстрее. По сравнению с показателями контрольной группы про-

исходило сокращение фазы стабильного роста с одновременным увеличением фа-

70

зы прогрессивного роста. Фаза прогрессивного роста у самцов группы NL-Spring

продолжительностью 9 месяцев началась в условиях максимальной продолжи-

тельности светового дня: конец апреля – начало мая (продолжительность дня 16

часов 46 минут с постепенным увеличением до 19 часов 38 минут; сезон «белых

ночей»), продолжалась в условиях уменьшения продолжительности светового дня

и закончилась во время минимальной продолжительности светового дня: конец

декабря – начало января (продолжительность дня 5 часов 14 минут). Фаза про-

грессивного роста у самцов группы NL-Autumn продолжительностью 11 месяцев,

наоборот, началась в условиях минимальной продолжительности светового дня:

конец октября – начало ноября, продолжалась в условиях увеличения продолжи-

тельности светового дня и максимальной продолжительности светового дня (се-

зон «белых ночей») и закончилась в условиях уменьшения продолжительности

светового дня. Этим, по-видимому, и объясняется разная продолжительность фа-

зы прогрессивного роста. Длительность предстарческого периода либо увеличи-

валась, как у животных в режиме NL-Spring, либо укорачивалась, как у крыс

группы NL-Autumn, что связано, скорее всего, с разной продолжительностью све-

тового дня в течение эндогенного годового цикла особей каждой группы.

Данные, полученные у животных в режиме NL-Spring, согласуются с рабо-

тами И.А. Виноградовой с соав. (2012), где у животных, находившихся при посто-

янном освещении, старческий период наступил в 22 месяца, продолжительность

предстарческого периода составила 9 месяцев, а фаза прогрессивного роста дли-

лась 7 месяцев. Увеличение фазы прогрессивного роста у особей с весенней датой

рождения может быть связано с изменением длительности светового периода (на-

чало фазы – «белые ночи», окончание – короткая продолжительность дня). В дру-

гих работах, у крыс, находящихся в условиях постоянного освещения с 14-

месячного возраста, окончание фазы стабильного роста было зафиксировано в 15

месяцев, продолжительность предстарческого периода равнялась 10 месяцам,

старческий период начинался в 25 месяца [Лотош Т.А. с соавт., 2012]. В условиях

световой депривации длительность прогрессивного роста и предстарческого пе-

риода у крыс-самцов по сравнению с контролем увеличивалась, а фаза стабильно-

71

го роста уменьшалась [Виноградова И.А., Анисимов В.Н., 2012]. Проанализиро-

вав имеющиеся данные, можно сказать, что избыточное освещение ускоряет рост

организма и приводит к более раннему старению экспериментальных животных, в

то время как световая депривация удлиняет фазу прогрессивного и стабильного

роста и замедляет старение.

В нашем исследовании в условиях естественного освещения Карелии в не

зависимости от сезона рождения у крыс-самцов наблюдалось увеличение фазы

прогрессивного роста, уменьшение фазы стабильного роста и, как следствие, бо-

лее ранее наступление старческого периода. Причем, у крыс в режиме NL-Spring

отмечено удлинение предстарческого периода, в то время как в режиме NL-

Autumn – предстарческий период укорачивался. Таким образом, можно предпо-

ложить, что естественные изменения светового режима в течение годового цикла

влияют на функциональные периоды развития крыс.

Влияние естественного освещения на динамику потребления корма

в зависимости от сезона рождения

Ежемесячные измерения потребления корма у самцов крыс группы LD вы-

явили повышение потребления до 9-месячного возраста, в дальнейшем наблюда-

лось снижение потребляемого корма с тенденцией к увеличению в 21 месяц (рис.

3.4 А). Тенденция к повышению потребления корма в режиме NL-Spring отмеча-

лась в 9 месяцев, а в 18 и 21 месяц происходило достоверное увеличение по срав-

нению с аналогичным параметром у крыс-самцов в стандартном режиме освеще-

ния. В 24-месячном возрасте происходило достоверное снижение потребляемого

корма по сравнению с полученными данными в предыдущем месяце в данном

световом режиме. В режиме NL-Autumn животные в 9 месяцев потребляли досто-

верно меньше корма относительно особей контрольной группы. До 12-месячного

возраста наблюдалась тенденция к увеличению потребляемого корма, с после-

дующим снижением и небольшим увеличением в 24 месяца.

Регулярные измерения потребления корма самками выявили, что в трехме-

сячном возрасте количество съеденного корма было выше у «весенних» крыс по

72

сравнению с группой контроля (рис. 3.4 Б). В режиме LD отмечалось повышение

потребления корма до 15 месяцев, с последующей тенденцией к его уменьшению.

У особей группы NL-Spring и NL-Autumn потребление корма менялось в различ-

ные возрастные периоды, причем наблюдались периоды, как повышения, так и

снижения съеденного корма. Тенденция к увеличению потребления корма у жи-

вотных с весенней датой рождения отмечалась в 6 и 21 месяц, а снижение в 15 и

24 месяца по сравнению с параметром крыс контрольной группы. Самки крыс в

режиме NL-Autumn в 9 месяцев потребляли достоверно меньше корма относи-

тельно особей в стандартном режиме освещения. Затем наблюдалась тенденция к

повышению потребляемого корма до 12-месячного возраста, с последующим

снижением до 24 месяцев.

Данные литературы о влиянии освещения на потребление корма несколько

противоречивы. В работах одних авторов показано, что при большей интенсивно-

сти освещения происходит снижение аппетита и потребление корма у экспери-

ментальных животных [Fonken L.K., Workman J.L., Walton J.C., 2010; Vinogradova

I.A. et al., 2010]; в других работах представлены противоположные данные, летом

у животных наблюдалось увеличение потребления продуктов питания, увеличе-

ние веса и снижение данных показателей в зимние дни [Adam C.L., Mercer J.G.,

2004]. Полученные данные не согласуются с исследованиями, проведенными на

мышах различных линий в стандартном режиме освещения, при постоянном ос-

вещении или в условиях световой депривации, поскольку у мышей с увеличением

интенсивности освещения происходило снижение аппетита и потребления корма

[Anisimov V.N. et al., 2004].

В наших исследованиях, как у самцов, так и у самок крыс, находившихся в

естественном режиме освещения, были зафиксированы волнообразные изменения

показателей потребления корма: с увеличением продолжительности светового дня

в весенне-летний период происходило уменьшение, в осенне-зимний период –

увеличение потребления корма крысами.

73

А Б

Рис. 3.4. Динамика потребления корма самцов (А) и самок крыс (Б)

в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения

Примечание. Красная линия – стандартное освещение (LD), черная линия – естественное освещение c весеннего сезона (NL-Spring), зеленая линия – естественное освещение c осеннего

сезона (NL-Autumn), * – р<0,05 различия достоверны по сравнению с LD режимом в том же ме-сяце; а – р<0,05 различия достоверны по сравнению с показателем, полученным в предыдущем

месяце в данном световом режиме (критерий Уилкоксона-Манна-Уитни)

При расчете зависимости потребления корма самками и самцами от про-

должительности светового дня наблюдалась криволинейная регрессия. При про-

ведении регрессионного анализа была обнаружена достоверность влияния про-

должительности светового дня на потребление корма самками (рис. 3.5) и самца-

ми (рис. 3.6) в течение эндогенного года как в группе NL-Spring, так и в группе

NL-Autumn, тогда как в контрольной группе животных статистически значимой

регрессии не было.

Таким образом, не смотря на то, что в зимние или летние месяцы количест-

во потребляемого корма изменялось во всех исследуемых режимах, достоверное

изменение, соответствующее продолжительности светового дня, наблюдалось

только в режимах естественного освещения.

74

Рис. 3.5. Зависимость потребления корма самками крыс от продолжитель-

ности светового дня в течение годового цикла

Примечание. Криволинейная регрессия (полиноминальная третьей степени); р<0,01;

критерий Стьюдента

Рис. 3.6. Зависимость потребления корма самцами крыс от продолжитель-

ности светового дня в течение годового цикла

Примечание. Криволинейная регрессия (полиноминальная третьей степени); р<0,05; критерий Стьюдента

75

Влияние естественного освещения на динамику эстральной функции

у самок крыс в зависимости от сезона рождения

Значимым показателем для определения биологического возраста является

состояние репродуктивной системы животных [Дильман В.М., 1987]. В экспери-

ментах на животных установлено, что эпифизарная регуляция репродуктивной

функции осуществляется за счёт влияния шишковидной железы на гипоталамо-

гипофизарную систему. Удаление эпифиза вызывает у самцов – гипертрофию се-

менников и усиление сперматогенеза, а у самок – удлинение периода жизни жел-

тых тел яичника и увеличение матки [Анисимов В.Н., Виноградова И.А., 2008].

Как видно из таблицы 3.3 у животных группы LD достоверное увеличение

средней продолжительности эстрального цикла наблюдалось в 14 месяцев (с

5,2±0,3 до 7,9±0,9 дней, р<0,05). При сравнении соотношения корот-

кие/средние/длинные циклы оказалось, что короткие эстральные циклы сохраня-

лись на протяжении 11 месяцев и полностью исчезали в 14 месяцев. Длинные

овариальные циклы появлялись в возрасте 8 месяцев, их число составляло 13% от

общего количества исследованных циклов, к 14 месяцам это значение поднялось

до 33%, а к 23 месяцем увеличилось до 75%. Иррегулярные циклы в количестве

18% появились в 11 месяцев и к 23 месяцам выросли до 33% (рис. 3.7). Сущест-

венных возрастных изменений в соотношении фаз овуляторного цикла в течение

первого и второго годов жизни в этой группе зафиксировано не было. Соотноше-

ние эструс/диэструс изменялось от 38%/62% (1:1,6) в 3-месячном до 42%/58%

(1:1,4) в 14-месячном возрасте в сторону увеличения числа эструсов. К 23 меся-

цам соотношение эструс/диэструс составляло 46%/54% (1:1,2).

Таким образом, появление первых признаков старения репродуктивной сис-

темы у самок, содержащихся в режиме LD, наблюдалось после 14-месячного воз-

раста.

76

Таблица 3.3

Возрастная динамика показателей эстральной функции крыс-самок

в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения

Возраст (мес)

Свето-вой

день (ч)

Средняя

продол-житель-

ность цикла

(дни)

Количество эстральных

циклов разной длительности (%)

Соотношение фаз

овуляторного цикла (%)

Короткие Средние Длинные Эструс Диэструс

Стандартное освещение (LD)

3 5

8 11

14 17

20 23

12 12

12 12

12 12

12 12

5,6±0,2 5,2±0,3

6,1±0,5 6,6±1,3

7,9±0,9б

8,9±1,0 б

8,2±0,8 б

9,75± 0,9б

28 47*

34* 28*

0* 0

0 0

72 53*

53* 67*

67* 57*

40*

25*

0 0*

13* 13*

33* 43*

60* 75*

38 31

42 49

40 46

40 46

62 69

58 51

60 54

60 54

Естественное освещение (NL-Spring)

3 (лето) 5 (осень) 8 (зима)

11 (весна) 14 (лето)

17 (осень) 20 (зима)

23 (весна)

24 10 7

14 24

10 7

14

5,2±0,1 5,1±0,1

8,9±0,5аб

7,4±1,2б

8,9±1,0б

7,8±0,6б

8,3±0,6б

12±1,2 б

48^ 60*^ 0*^

0*^ 0*

0* 0*

0*

52^ 33*^ 70*^

65*^ 56*

44* 29*

0*^

0 7*^

30*^

35*^

44*

56*

71*

100*^

42 27**

27**^^

48 44

42 33

36

58 73**

73**^^

52 56

58 67

64

Естественное освещение (NL-Autumn)

3 (зима)

5 (весна) 8 (лето)

11 (осень)

14 (зима) 17 (весна)

20 (лето) 23 (осень)

7

14 24 10

7 14

24 10

5,7 ±0,39

5,1±0,6 5,4±0,45 5,8±0,5

4,6±0,24а

7,0±1,4

6,8±0,6 5,5±0,63

6

54 22 6

43 20

0 33

88

39 70 81

57 40

71 60

6

7 8

13

0 40

29 17

20

21 22 19

11 8

13 6

80

79 78 81

89 92

87 94

Примечание. а p<0,05 – различия достоверны по сравнению с LD режимом у крыс того

же возраста; б p<0,05 – различия достоверны по сравнению с 3-месячным возрастом в данном световом режиме (критерий Стьюдента); * p<0,01; ** p<0,05 – различия достоверны по сравне-

нию с 3-месячным возрастом в данном световом режиме (метод χ2); ^ p<0,01; ^^ p<0,05 – разли-чия достоверны по сравнению с LD режимом у крыс того же возраста (метод χ2)

77

У крыс группы NL-Spring с 8 месяцев отмечалось достоверное увеличение

средней продолжительности эстрального цикла (с 5,2±0,1 до 8,9±0,5 дней, р<0,05)

(таб. 3.3). К 14 месяцам эти значения оставались на том же уровне, а в 23 месяца

средняя продолжительность эстрального цикла увеличилась до 12,0±2,2 дней

(р<0,05). У животных этой группы в 3-месячном возрасте наблюдались только ко-

роткие и средние циклы, в возрасте 5 месяцев количество длинных циклов соста-

вило 7%, в 8 месяцев исчезали короткие эстральные циклы и в 23 месяца количе-

ство длинных – составило 100%. В 5-месячном возрасте в группе NL-Spring поя-

вились иррегулярные циклы (6%) и к 23 месяцам они достигали 64% от общего

количества (рис. 3.7). Соотношение эструс/диэструс у самок крыс достоверно из-

менялось от 42%/58% (1:1,4) в 3-месячном возрасте (лето, продолжительность

светового дня – до 21 ч.) до 27%/73% (1:2,7) – к 8 месяцам (зима, продолжитель-

ность дня до 5,14 ч.) в сторону увеличения числа диэструсов. В летний период в

возрасте 14 месяцев эти показатели стали составлять 48%/56% (1:1,3), а к 23 м е-

сяцам – 1:1,8. Изучение соотношения фаз эстрального цикла в этой группе крыс

показало зависимость от сезона года: в зимний период оно составляло 1:2,0–2,7; а

в летний период – 1:1,3–1,4.

У крыс группы NL-Autumn достоверное изменение средней длительности

овуляторного цикла наблюдалось в 14 месяцев (с 5,75±0,86 до 4,0±1,93 дней,

р<0,05), что соответствовало зимнему периоду времени. В 17 и 20 месяцев (ве-

сенне-летний период) средняя продолжительность эстрального цикла увеличилась

и составляла 7,0±1,4 (р<0,05) и 6,8±0,6 дней, соответственно. И к 23 месяцам

(зимний период) средняя продолжительность цикла вновь уменьшилась до

5,5±0,63 дней (таб. 3.3). Длинные эстральные циклы у самок группы NL-Autumn

появились в возрасте 5 месяцев (7%), к 14 месяцам наблюдали только короткие и

средние овариальные циклы. К 17 месячному возрасту количество длинных эст-

ральных циклов составило 40%, а к 23 месяцам за счет увеличения иррегулярных

циклов, количество длинных циклов уменьшилось до 17%. Иррегулярные циклы,

так же как в режиме NL-Spring, появились в 5-месячном возрасте (10%) и к 23 ме-

сяцам достигли 79% (рис. 3.7). Соотношение эструс/диэструс в зимний период,

78

когда продолжительность дня была наименьшей, изменялось от 19%/81% (1:4,3) в

3-месячном возрасте до 6%/94% (1:15,6) к 23 месяцам. Изучение соотношения фаз

эстрального цикла в группе NL-Autumn так же показало зависимость от сезона: в

зимний период оно составляло от 1:4,0 у молодых крыс до 1:8,0 – у старых; а в

летний период 1:3,5 и 1:6,7 у молодых и старых самок, соответственно.

А. Стандартное освещение (LD)

Б. Естественное освещение (NL-Spring)

В. Естественное освещение (NL-Autumn)

Рис. 3.7. Соотношение регулярных и иррегулярных эстральных циклов у

самок (%) в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения

Примечание. Красный цвет – регулярные циклы, синий цвет – иррегулярные циклы

5 месяцев 11 месяцев 23 месяца

5 месяцев 11 месяцев 23 месяца

5 месяцев 11 месяцев 23 месяца

79

В других работах было показано, что искусственное увеличение продолжи-

тельности светового периода на 2–4 часа в сутки приводит к увеличению дли-

тельности эстрального цикла и в некоторых случаях к его нарушению. Если воз-

действие света увеличить до 24 час в сутки (что соответствует «белым ночам»), то

у большинства мышей и крыс в короткий период развивается синдром персисти-

рующего эструса [Анисимов В.Н., Виноградова И.А., 2008]. Искусственное осве-

щение в ночные часы приводит у грызунов к изменению порога чувствительности

гипоталамуса к действию эстрогенов, к нарушению эстрального цикла, гиперпла-

стическим процессам в молочных железах и матке [Anisimov V.N., 2006, 2006а;

Stevens R.G., 2009, Vinogradova I.A. et al, 2009], к нарушению гормонального ба-

ланса и ускорению процессов старения [Анисимов В.Н., 2003; Виноградова И.А.,

2012]. Вместо циклической продукции гонадотропинов, пролактина, эстрогенов и

прогестерона, характеризующей нормальный репродуктивный период жизни, эти

гормоны секретируются ациклически [Juszczak M., Michalska M., 2006].

Укорочение светового дня стимулирует деятельность эпифиза, повышая

выработку мелатонина, что необходимо для сезонного приспособления репродук-

тивной функции [Батурин Д.А. и др., 2004]. У крыс линии Вистар развивался по-

стоянный эструс при содержании в течение 3 месяцев в условиях постоянного ос-

вещения [Prata Lima M.F. et al., 2004]; у мышей HER-2/neu при содержании в те-

чение 7 месяцев в условиях постоянного освещения обнаруживались иррегуляр-

ные эстральные циклы [Батурин Д.А. и др., 2004]. В настоящее время не вызывает

сомнения тот факт, что у грызунов, подвергавшихся воздействию круглосуточно-

го постоянного света, нарушается эстральный цикл, и полученные изменения за-

висят от интенсивности освещенности, источника света и используемых биологи-

ческих моделей.

У особей, находящихся в условиях NL-Spring и NL-Autumn, отмечена более

интенсивная возрастная динамика эстральной функции, то есть ускоренное старе-

ние репродуктивной системы по сравнению с контрольной группой самок: ирре-

гулярные циклы в экспериментальных группах были диагностированы уже в воз-

расте 5 месяцев и на протяжении всего эксперимента количество животных с ир-

80

регулярными циклами было достоверно больше в этих группах, чем в контроль-

ной. Более ранние нарушения эстральной функции наблюдались у самок группы

NL-Spring: увеличение средней продолжительности цикла и количества длинных

эстральных циклов, уменьшение количества коротких циклов и нарушение соот-

ношения фаз эстрального цикла, что, по всей видимости, связано с тем, что ста-

новление эстральной функции у самок вместе с половым созреванием совпало с

периодом «белых ночей», то есть с отсутствием темновой фазы суток.

Влияние естественного освещения на динамику ректальной

температуры тела у самок крыс в зависимости от сезона рождения

Базальная температура тела является важным показателем уровня обмена в

организме и его изменений при старении [Попович И.Г. и др., 2004]. Достоверное

снижение средней ректальной температуры наблюдалось в группе NL-Autumn c 5-

месячного, в группе NL- Spring – с 8-месячного, а в группе LD – с 14-месячного

возраста (рис. 3.8). В группе NL-Spring было отмечено повышение средней

температуры в 14 месяцев, а в группе NL-Autumn в 17 месяцев что, вероятно,

связано с сезонным удлинением освещенности в этот период («белые ночи»).

Базальная температура у самок в режиме NL-Autumn была достоверно ниже на

протяжении всего исследования по сравнению с режимом LD. В возрасте 14

месяцев у крыс группы NL-Spring наблюдалась максимальная базальная

температура, что соответствует летнему сезону, а у самок группы NL-Autumn –

минимальная (зимний сезон). Начиная с этого же возраста, в группе NL-Spring

происходило снижение, а в группе NL-Autumn увеличение температуры по

сравнению с предыдущим параметрами.

При анализе данных температуры тела в исследуемых группах отмечено ее

достоверное снижение с возрастом, что характерно для стареющего организма.

Многочисленные исследования свидетельствуют о влиянии биоритмов на

продолжительность жизни и старение [Анисимов В.Н. и др., 2013]. При этом

ускоренному старению организма способствует расходование физиологических

81

резервов на борьбу с неблагоприятными факторами Севера, одним из которых

является своеобразная фоторитмика [Виноградова И.А., Чернова И.В., 2006].

Достоверное снижение температуры в фазы эструса и диэструса в

экспериментальных группах наблюдалось: в группе NL-Spring – с 5 месяцев, в

группе NL-Autumn – с 8-месячного возраста, тогда как подобные изменения

появились в группе LD только к 14-месячному возрасту, что соответствует

физиологическим нормам (рис. 3.9). В физиологических условиях температура

тела в фазу диэструса выше, чем в фазу эструса, что обусловлено

функционирующими желтыми телами в яичниках в диэструсе [Анисимов В.Н. и

др., 2001]. Физиологическая разница температур между фазами цикла в группах

NL-Spring и LD сохранялась до 11-месячного возраста. В 14 месяцев температура

становилась выше в фазу эструса, что указывает на появление возрастных

изменений овуляторного цикла.

Рис. 3.8. Возрастная динамика средней ректальной температуры у самок

крыс в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения

Примечание. Красная линия – стандартное освещение (LD), черная линия – естественное освещение c весеннего сезона (NL-Spring), зеленая линия – естественное освещение c осеннего сезона (NL-Autumn), * p<0,01 – различия достоверны по сравнению с 3-месячным возрастом в

данном световом режиме (р<0,05; критерий Стьюдента)

82

В группе NL-Spring улавливалась тенденция к сезонному повышению

температуры в фазу эструса по сравнению с фазой диэструса в 3- и 14-месячном

возрасте, что, возможно, указывает на неблагоприятное влияние «белых ночей»

на вторую фазу цикла и нарушение функции желтого тела (рис. 3.9 Б). Еще одно

повышение температуры во время эструса наблюдалось у самок в возрасте 20

месяцев, что указывает на нарушение терморегуляции и соответствует

изменениям овуляторного цикла в этом возрасте. У крыс группы NL-Autumn

тенденция к физиологической разнице между температурами в фазу эструса и

диэструса имела место в 3-, 5- и 17-месячном возрасте (рис. 3.9 В). В дальнейшем

разница межфазовых температур практически отсутствовала, что говорит о

снижении функционирования желтых тел в фазу диэструса, причиной которого

может являться избыток освещения в летний период.

В экспериментальных группах изменение фотопериода в течение годового

цикла вызывало достоверно более раннее снижение базальной температуры тела

(в режиме NL-Spring – в 5 месяцев, в режиме NL-Autumn – в 8 месяцев), что

является одним из показателей преждевременного старения организма. В группах

с естественным освещением раньше, чем в режиме LD, нарушалась

физиологическая разница температур, измеряемая в различные фазы эстрального

цикла. Считается, что снижение температуры тела способствует замедлению

метаболических процессов в организме и является характерным признаком

старения [Weindruch R., Sohal R.S., 1997].

Таким образом, изменения средней температуры тела и температуры в

разные фазы эстрального цикла в режимах естественного освещения Карелии

зависели от сезона года и длительности продолжительности светового дня.

Особенно ярко это проявлялось в периоды «белых ночей» и «биологической

тьмы», когда отмечались максимальные различия светового режима [Кубасов

Р.В., 2008]. При этом, важно отметить, что старые животные более чувствительны

к изменениям фотопериода, по сравнению с молодыми [Анисимов В.Н.,

Виноградова И.А., 2008].

83

А Б

В

Рис. 3.9. Возрастная динамика средней ректальной температуры у крыс

в зависимости от фаз эстрального цикла

Примечание. А – стандартное освещение (LD), Б – естественное освещение c весеннего

сезона (NL-Spring), В – естественное освещение c осеннего сезона (NL-Autumn), красный стол-бец – температура тела в фазу эструса, зеленый столбец – температура тела в фазу диэструса, черная линия – температура тела без учета фазы цикла, а – различие достоверно по сравнению с

базальной температурой у 3-месячных крыс, б – различие достоверно по сравнению с базальной температурой у крыс соответствующего месяца в стандартном режиме освещения, в – различие

достоверно по сравнению с температурой в фазу эструса и диэструса у 3-месячных крыс (р<0,05; критерий Стьюдента)

Влияние естественного освещения на динамику потребления воды

и суточный диурез у крыс-самцов в зависимости от сезона рождения

Исследования функции почек в экспериментальной науке проводятся, когда

необходимо выявить наличие ранее неизвестных или воспроизвести уже установ-

84

ленные почечные эффекты под действием того или иного фактора. Большое зна-

чение придается контролю такого параметра, как объем выпитой животными

жидкости, т.к. количество потребляемой жидкости напрямую определяет величи-

ну суточного диуреза [Брюханов В.М. и др., 2009]. Определенную роль в регуля-

ции колебаний почечной функции играет гормон шишковидной железы мелато-

нин [Брюханов В.М., Зверева А.Я., 2010].

У самцов крыс ежемесячно фиксировали количество выпитой воды за сутки

(таб. 3.4). При анализе полученных данных было выявлено, что с возрастом у жи-

вотных во всех режимах освещения наблюдалось увеличение потребления воды в

среднем до 12–15 месяцев, затем происходило уменьшение потребления. Макси-

мальное потребление жидкости крысами в стандартном режиме освещения при-

ходилось на 15 месяцев. В период с 15 до 18 месяцев животные потребляли воду

на одном уровне, затем происходило возрастное снижение показателя. У крыс в

режимах NL-Spring и NL-Autumn максимальное потребление воды было зафикси-

ровано в возрасте 12 месяцев, в дальнейшем происходило снижение этого пара-

метра. В группе NL-Spring в 12 месяцев было отмечено достоверное увеличение

показателя потребления воды по сравнению с предыдущим измерением в данном

световом режиме, а в 15 месячном возрасте − достоверное снижение этого пара-

метра. В режиме NL-Autumn количество выпитой воды на протяжении всего экс-

перимента было достоверно ниже относительно показателя у крыс в стандартном

режиме освещения.

Полученные значения потребления воды самцами группы LD и NL-Spring

косвенно подтверждает определенные по массе тела возрастные периоды. В ре-

жиме LD окончание стабильного роста приходилось на возраст 15 месяцев, в

группе NL-Spring – на 12 месяцев, и максимальное количество выпитой жидкости

в этих группах приходилось на 15 и 12 месяцев, соответственно, затем после на-

ступления предстарческого периода потребление жидкости снижалось.

85

Таблица 3.4

Возрастная динамика потребления воды самцами крыс

в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения

Возраст крыс

(месяцы)

Световой режим

Стандартное ос-вещение (LD)

Естественное освещение (NL-Spring)

Естественное освещение (NL-Autumn)

Потребления во-

ды (мл)

Сезон

года

Потребления

воды (мл)

Сезон

года

Потребления

воды (мл)

3 25,2±3,52 лето 32,0±1,25* зима 16,7±3,37*

6 23,9±1,46 осень 29,4±2,51 весна 20,5±4,31*

9 31,5±4,30 а зима 31,6±5,38 лето 22,1±3,37*

12 36,0±4,15 весна 49,4±3,75*

а осень 28,2±5,29*

15 39,1±2,21 лето 33,5±6,20а зима 22,6±5,84*

18 38,5±5,56 осень 29,3±5,06 весна 22,7±3,72*

21 30,3±2,25 а зима 27,0±3,28

лето 18,1±4,81*

24 27,5±2,81 весна 23,0±3,43 осень 16,6±5,08*

Примечания. * p<0,05 – различия с показателем в группе LD в соответствующем месяце достоверны; а р<0,05 – различия с предыдущем показателем в данном световом режиме, досто-

верны (критерий Уилкоксона-Манна-Уитни)

Таблица 3.5

Возрастная динамика суточного диуреза самцов крыс

в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения

Возраст крыс

(месяцы)

Световой режим

Стандартное ос-вещение (LD)

Естественное освещение (NL-Spring)

Естественное освещение (NL-Autumn)

Суточный диу-

рез (мл)

Сезон

года

Суточный

диурез (мл)

Сезон

года

Суточный

диурез (мл)

3 12,2±1,6 лето 9,4±0,7 зима 9,9±2,6

6 10,3±2,1 осень 8,5±1,3 весна 10,5±2,6

9 10,8±1,3 зима 12,1±2,3 лето 10,5±2,7

12 12,4±2,6 весна 15,4±1,9 а

осень 17,4±1,1*а

15 17,8±2,1 лето 13,7±3,1 зима 12,4±2,7*а

18 12,4±1,7 осень 12,8±2,8 весна 11,3±2,7

21 12,6±1,7 зима 8,6±1,8 лето 11,8±2,7

24 8,7±1,5 весна 8,4±1,7 осень 9,7±2,6 Примечания. * p<0,05 – различия с показателем в группе LD в соответствующем месяце

достоверны; а р<0,05 – различия с предыдущем показателем в данном световом режиме досто-верны (критерий Уилкоксона-Манна-Уитни)

86

Нормальный биоритм мочеобразования зависит от концентрации в крови

регулирующих этот процесс гормонов, времени суток, сезона года [Горанский

А.И., Виноградова И.А., 2013]. В меньшей степени, чем циркадианные ритмы

деятельности почек, изучены их сезонные колебания. Выявлено, что зимой гидро-

урез максимальный в 9-15 ч., минимальный – в 21-6 ч.; летом минимальная экс-

креция регистрируется в 6-9 ч.; калийурез в июле выше, чем в январе, а клубочко-

вая фильтрация зимой больше, чем летом [Хильдебрандт Г. и др., 2006].

Во всех исследуемых нами группах у крыс самцов прослеживалась син-

хронность изменения данных между потреблением воды и суточным диурезом. У

животных в режиме LD максимальный суточный диурез (таб. 3.5) отмечался в 15

месяцев, затем наблюдалось возрастное снижение диуреза. Максимальное по-

требление воды так же приходилось на 15 месяцев, и снижение потребления жид-

кости начиналось с 18-месячного возраста.

У самцов в группах NL-Spring и NL-Autumn максимальный показатель диу-

реза отмечался в 12 месяцев, что совпадает с максимальными значениями потреб-

ления воды у этих животных. У самцов рожденных весной наблюдалось незначи-

тельно снижение показателя суточного диуреза в 6 месяцев, с последующим уве-

личением до 12-месячного возраста. В 12 месяцев это значение было достоверно

выше по сравнению с предыдущим показателем в данном световом режиме. У

особей с осенней датой рождения суточный диурез в 12 месяцев был достоверно

выше, а в 15-месячном возрасте достоверно ниже по сравнению с особями в стан-

дартном режиме освещения.

Таким образом, влияние различных световых режимов на суточный диурез

у лабораторных животных оказалось неоднозначным. Как избыточное освещение

(«белые ночи), так и минимальная продолжительность дня в условиях Карелии (в

зимний период), приводили к нарушению функционирования почек, на что ука-

зывают изменения параметров диуреза у крыс [Барсукова Е.Ю., Горанский А.И.,

Виноградова И.А., 2012]. Вероятнее всего, прямого влияния на почки нарушения

светового режима не оказывают, но изменение нормального фотопериода в сто-

рону увеличения световой фазы является стрессовым воздействием на организм,

87

которое отражается на гормональной регуляции гипотоламо-гипофизарно-

надпочечниковой системы, что, в свою очередь, приводит к изменению ионо - и

осморегулирующей функций [Горанский А.И., Виноградова И.А., 2013]. В груп-

пах со смещенным фотопериодом наблюдалось более раннее возникновение на-

рушений водно-солевого обмена и функции почек [Лотош Т.А. и др., 2011; Вино-

градова И.А., Анисимов В.Н., 2012]. Различные стрессовые воздействия, вызыва-

ют дезорганизацию циркадной ритмичности у крыс и изменения функции почек.

Показано, что длительное пребывание животных на свету, приводит к изменению

экскреторной функции почек, выражающемуся в усилении суточного выделения

натрия [Брюханов В.М., Зверева А.Я., 2010].

Влияние естественного освещения на биохимические показатели мочи

крыс-самцов в зависимости от сезона рождения

В последнее время увеличивается интерес ученых к суточным и сезонным

колебаниям экскреторной функции почек. Существуют предположения, согласно

которым дисфункция ритмов почечной экскреции является вероятной причиной

ряда серьезных заболеваний. Давно известна связь циркадианных ритмов мочеот-

деления, гипертонической болезни и других заболеваний сердечно-сосудистой

системы [Брюханов В.М., Зверева А.Я., 2010].

Регулярный анализ мочи у самцов крыс показал, что белок обнаруживался в

моче во всех исследуемых группах уже с трехмесячного возраста (табл. 3.6). Мак-

симальное количество крыс с протеинурией в группе LD и NL-Spring было зафик-

сировано в 9 и 6 месяцев, соответственно, режиме NL-Autumn – в 12 месяцев. В

возрасте 6 месяцев в группе NL-Spring самцов с протеинурией было достоверно

больше, а в группе NL-Autunm – достоверно меньше, чем в стандартном режиме

освещения. В дальнейшем достоверных различий в группах не наблюдалось. На-

личие белка в моче указывает на нарушение почечных функций, связанных с про-

цессами фильтрации и реабсорбции.

88

Таблица 3.6

Возрастная динамика появления белка в моче у самцов крыс

в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения

Возраст

крыс (месяц)

Световой режим

Стандартное освещение

(LD)

Естественное освещение

(NL-Spring)

Естественное освещение

(NL-Autunm)

Количество особей (%)

Сезон года

Количество особей (%)

Сезон года

Количество особей (%)

3 70 лето 60 зима 90

6 60 осень 100* весна 20*

9 100 зима 100 лето 70

12 90 весна 100 осень 100

15 80 лето 90 зима 100

18 60 осень 80 весна 70

21 90 зима 100 лето 90

24 80 весна 100 осень 100 Примечание. * p<0,05; ** р<0,01 – различия достоверны по сравнению с показателями в

стандартном режиме освещения в соответствующем возрасте (метод χ2)

Лейкоциты впервые обнаруживались у 50% особей группы LD в возрасте 9

месяцев. До этого возраста число лейкоцитов в моче представляло собой допус-

тимое количество и не превышало нормальных значений. У самцов группы NL-

Spring лейкоциты в моче были обнаружены – раньше (у 80% в возрасте 6 меся-

цев), а у животных группы NL-Autunm – позже (у 100% в 12 месяцев) по сравне-

нию с контрольной группой (табл. 3.7). В режиме NL-Spring начиная с 12-месяцев

у всех особей обнаруживалась лейкоцитоурия. В режиме NL-Autunm в возрасте

15 и 18 месяцев было зарегистрировано достоверно меньше особей с лейкоцито-

урией по сравнению со стандартным режимом освещения.

Впервые в группе LD кетоны в моче были обнаружены в 21 месяц у 40%

животных (содержание кетонов в норме в моче не должно превышать 1,5

ммоль/л), в группе NL-Spring – в 15 месяцев у 50% особей, а в группе NL-Autumn

– в 6 месяцев у 80% самцов (табл. 3.8).

89

Таблица 3.7

Возрастная динамика появления лейкоцитов в моче у самцов крыс

в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения

Возраст

крыс (месяц)

Световой режим

Стандартное освещение

(LD)

Естественное освещение

(NL-Spring)

Естественное освещение

(NL-Autunm)

Количество особей (%)

Сезон года

Количество особей (%)

Сезон года

Количество особей (%)

3 0 лето 0 зима 0

6 0 осень 80* весна 0

9 50 зима 80 лето 0*

12 100 весна 100 осень 100

15 100 лето 100 зима 40*

18 90 осень 100 весна 10*

21 60 зима 100* лето 70

24 90 весна 100 осень 100 Примечание. * p<0,05; ** р<0,01 – различия достоверны по сравнению с показателями в

стандартном режиме освещения в соответствующем возрасте (метод χ2)

Таблица 3.8

Возрастная динамика появления кетонов в моче у самцов крыс

в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения

Возраст крыс

(месяц)

Световой режим

Стандартное освещение

(LD)

Естественное освещение

(NL-Spring)

Естественное освещение

(NL-Autunm)

Количество особей (%)

Сезон года

Количество особей (%)

Сезон года

Количество особей (%)

3 0 лето 0 зима 0

6 0 осень 0 весна 80*

9 0 зима 0 лето 10

12 0 весна 0 осень 10

15 0 лето 50* зима 40*

18 0 осень 30* весна 10

21 40 зима 60 лето 10

24 40 весна 50 осень 10 Примечание. * p<0,05 – различия достоверны по сравнению с показателями в стандарт-

ном режиме освещения в соответствующем возрасте (метод χ2)

90

В режиме LD эритроциты в моче (табл. 3.9) были обнаружены впервые у

30% самцов в возрасте 12 месяцев. У 30% самцов группы NL-Spring – в возрасте 9

месяцев, а у самцов группы NL-Autumn – гораздо раньше – уже в 3-месячном воз-

расте (20%).

Таблица 3.9

Возрастная динамика появления эритроцитов в моче у самцов крыс

в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения

Возраст

крыс (месяц)

Световой режим

Стандартное

освещение (LD)

Естественное освещение

(NL-Spring)

Естественное освещение

(NL-Autunm)

Количество

особей (%)

Сезон

года

Количество

особей (%)

Сезон

года

Количество

особей (%)

3 0 лето 0 зима 20*

6 0 осень 0 весна 50*

9 0 зима 30* лето 10

12 30 весна 30 осень 10

15 100 лето 40* зима 100

18 80 осень 70 весна 20*

21 40 зима 30 лето 10

24 10 весна 80* осень 10 Примечание. * p<0,05 – различия достоверны по сравнению с показателями в стандарт-

ном режиме освещения в соответствующем возрасте (метод χ2)

У животных во всех световых режимах была выявлена нитритурия с 3-

месячного возраста (табл. 3.10). Животных с содержанием нитритов в моче досто-

верно больше регистрировали в группе NL-Spring в 3, 15 и 24 месяца по сравне-

нию с контрольной группой, в группе NL-Autunm – в 15-месячном возрасте.

В режиме NL-Autumn билирубин в моче до 12 месяцев не обнаруживался,

тогда как в группах LD и NL-Spring отмечался уже с 3-месячного возраста (табл.

3.11). Возрастное увеличение содержания билирубина в моче самцов крыс было

отмечено в группах LD и NL-Spring.

91

Таблица 3.10

Возрастная динамика появления нитритов в моче у самцов крыс

в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения

Возраст

крыс (месяц)

Световой режим

Стандартное освещение

(LD)

Естественное освещение

(NL-Spring)

Естественное освещение

(NL-Autunm)

Количество особей (%)

Сезон года

Количество особей (%)

Сезон года

Количество особей (%)

3 10 лето 50* зима 30

6 20 осень 40 весна 20

9 10 зима 40 лето 10

12 30 весна 40 осень 10

15 0 лето 50* зима 30*

18 30 осень 50 весна 10

21 20 зима 30 лето 10

24 0 весна 50* осень 10 Примечание. * p<0,05 – различия достоверны по сравнению с показателями в стандарт-

ном режиме освещения в соответствующем возрасте (метод χ2)

Таблица 3.11

Возрастная динамика появления билирубина в моче у самцов крыс

в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения

Возраст крыс

(месяц)

Световой режим

Стандартное освещение

(LD)

Естественное освещение

(NL-Spring)

Естественное освещение

(NL-Autunm)

Количество особей (%)

Сезон года

Количество особей (%)

Сезон года

Количество особей (%)

3 70 лето 100 зима 0*

6 80 осень 90 весна 0*

9 90 зима 60 лето 0*

12 100 весна 60* осень 0*

15 70 лето 90 зима 0*

18 70 осень 100 весна 0*

21 100 зима 100 лето 70

24 100 весна 100 осень 90 Примечание. * p<0,05 – различия достоверны по сравнению с показателями в стандарт-

ном режиме освещения в соответствующем возрасте (метод χ2)

92

Таким образом, у крыс-самцов, находящихся в условиях естественного ос-

вещения Карелии в не зависимости от сезона рождения отклонения в биохимиче-

ских параметрах мочи обнаруживались раньше, чем у особей контрольной груп-

пы. У самцов крыс с датой рождения – апрель отклонения в биохимических пара-

метрах мочи обнаруживались раньше, чем у особей с датой рождений – октябрь,

что может быть связано с изменением длины светового дня в течение годового

цикла. Любое заболевание почек может возникнуть в результате десинхроноза

процесса мочеобразования [Горанский А.И., Виноградова И.А., 2013]. Раннее по-

явление негативных результатов тестирования мочи у самцов крыс группы NL-

Spring, может быть связано с периодом «белых ночей». Условия летнего солнце-

стояния воспринимаются как круглосуточное освещение. Так результаты других

исследований показывают, что у крыс находящихся при постоянном освещении,

такие показатели мочи как, содержание белка, наличие лейкоцитов, нитритов ре-

гистрировались на более ранних сроках по сравнению с особями контрольной

группы [Виноградова И.А., Анисимов В.Н., 2012; Лотош Т.А. и др., 2012].

Влияние естественного освещения на уровень глюкозы крови

у крыс-самцов в зависимости от сезона рождения

Один раз в 6 месяцев у животных определяли уровень концентрации глю-

козы в плазме крови (рис. 3.10). Полученные данные показали, что в 6-месячном

возрасте в режимах LD и NL-Spring содержание глюкозы в крови находилось

примерно на одном уровне и составляло 4,5±0,3 ммоль/л и 4,3±0,3 ммоль/л, соот-

ветственно. Однако у крыс в группе NL-Autumn в этом же возрасте уровень глю-

козы в крови был достоверно выше по сравнению с режимом LD на 37%. В стан-

дартном режиме освещения происходило постепенное возрастное повышение

уровня сахара в крови до 24–месячного возраста. У «весенних» животных также

наблюдалось возрастное увеличение, причем показатели в возрасте 18 и 24 меся-

цев были достоверно выше по сравнению с аналогичными значениями у самцов

контрольной группы.

В режиме NL-Autumn происходило «зигзагообразное» изменение содержа-

93

ния глюкозы в крови, соответствующее сезонам года: в возрасте 6 и 18 месяцев

уровень сахара крови был повышен по сравнению с контрольными показателями,

а в возрасте 12 и 24 месяца – снижен, причем в возрасте двух лет – достоверно по

сравнению с параметром в группе контроля. В результате у крыс, рожденных осе-

нью, просматривалась тенденция к увеличению уровня глюкозы в плазме крови в

весенне-летний период и уменьшению в осенне-зимний.

Рис. 3.10. Динамика содержания глюкозы в плазме крови у самцов крыс

в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения

Примечание. Красная линия – стандартное освещение (LD), черная линия – естественное освещение c весеннего сезона (NL-Spring), зеленая линия – естественное освещение c осеннего

сезона (NL-Autumn), * – р<0,05 различия достоверны по сравнению с LD режимом в том же ме-сяце; а – р<0,05 различия достоверны по сравнению с показателем, полученным в предыдущем месяце в данном световом режиме (критерий Уилкоксона-Манна-Уитни)

По данным других авторов содержание глюкозы в сыворотке крови челове-

ка было наибольшим в период максимального светового дня. Во время перехода

полярного дня в полярную ночь (в октябре) происходило достаточно кратковре-

менное понижение среднегрупповых показателей глюкозы до минимальных зна-

чений за весь период наблюдения, а приход полярной ночи (январь) совпадал с

повышением уровня данного метаболита. Нарастание уровня глюкозы продолжа-

лось и по окончании поляной ночи, и в период полярного дня [Бойко Е.Р., Ткачев

А.В., 1995].

94

3.2. Влияние годового цикла фотопериодизма на возрастную патологию

в зависимости от сезона рождения крыс

Известно, что нарушение циркадной координации в организме или воздей-

ствие света в ночное время, проявляется гормональным дисбалансом, который

приводит к различным заболеваниям, снижению продолжительности жизни, а

также ускоряет рост новообразований [Froy O., Miskin R., 2010]. Своеобразным

«индикатором» условий пре- и постнатального развития является месяц рожде-

ния, а изучение заболеваемости родившихся в разные сезоны (месяцы) года явля-

ется одним из эффективных исследовательских инструментов, позволяющих ана-

лизировать ассоциации между условиями раннего онтогенеза и состоянием здо-

ровья в зрелом возрасте [Efird J.T., Nielsen S.S., 2008].

Наиболее частой патологией, обнаруженной на вскрытии у самцов крыс, во

всех исследуемых группах была пневмония [Манских В.Н., 2014]. В режиме LD

хронические заболевания респираторной системы регистрировали в 69,6% случа-

ев, второй по частоте патологией являлись доброкачественные образования, кото-

рые наблюдали у 37% особей. Злокачественные новообразования встречались у

13% самцов данного светового режима. Реже диагностировали хронические забо-

левания сердечно-сосудистой системы (6,5%) и заболевания печени (4,6%). Забо-

левания почек у особей контрольной группы не были зарегистрированы. Другие

заболевания различной этиологии обнаруживали у 34,8% крыс-самцов (таб. 3.12).

Количество самцов крыс в режиме NL-Spring с хроническими заболевания-

ми респираторной системы превышало количество особей с патологией в группах

LD и составило 100%. Доброкачественные опухоли постмортально были выявле-

ны у 54,3% самцов крыс данной группы. Злокачественные новообразования и за-

болевания сердечно-сосудистой системы встречались с одинаковой частотой

(17,4%). Заболевания почек и печени на вскрытии обнаруживали у 6,5% самцов

крыс. У каждого второго самца диагностировали какую-либо патологию, внесен-

ную в раздел «прочие заболевания» (таб. 3.12).

95

У 82,2% и 48,8% крыс-самцов группы NL-Autumn на вскрытии обнаружи-

вали хронические заболевания респираторной системы и доброкачественные опу-

холи, соответственно. Процент самцов со злокачественными новообразованиями

и патологией сердечно-сосудистой системы составил примерно равное количест-

во (20% и 22,2%, соответственно). Количество крыс-самцов с заболеваниями по-

чек и гепатопатиями было зарегистрировано равное количество (4,4%). Прочих

заболеваний в исследуемой группе было почти в 2 раза больше по сравнению с

режимом LD (таб. 3.12).

Таблица 3.12

Виды патологии, обнаруженные на вскрытии у самцов крыс в условиях

естественного освещения в зависимости от сезона рождения

(в % к числу животных в группе)

Световой режим

Стандартное

освещение (LD)

Естественное

освещение (NL-Spring)

Естественное

освещение (NL-Autumn)

Количество крыс 46 46 45

Количество заболеваний на

одну крысу 1,63 2,5 2,24

Хронические заболевания респираторной системы

69,6% (32) 100% (46) 82,2% (37)

Доброкачественные опухоли 37% (17) 54,3% (25) 48,8% (22)

Злокачественные опухоли 13% (6) 17,4% (8) 20% (9)

Хронические заболевания сердечно-сосудистой систе-

мы

6,5% (3) 17,4% (8) 22,2% (10)

Гепатопатии 4,6% (1) 6,5% (3) 4,4% (2)

Заболевания почек - 6,5% (3) 4,4% (2)

Прочие заболевания 34,8% (16) 47,8% (22) 62,2% (28) Примечание. В скобках дано абсолютное количество животных

Таким образом, лидирующее место среди патологии, обнаруженной на

вскрытии у лабораторных животных всех групп, занимали хронические заболева-

ния респираторной системы [Манских В.Н., 2014]. На втором месте по частоте

обнаружения заболеваний у «весенних» крыс оказались доброкачественные опу-

холи, у «осенних» – прочие заболевания. У самцов крыс экспериментальных

96

групп были зарегистрированы заболевания почек, в то время как у особей кон-

трольной группы данная патология не встречалась.

Представленные в работе данные показывают важную роль циркануальных

ритмов и эпифиза в старении организма и развитии новообразований. На вскры-

тии, опухоли были обнаружены у 50% самцов крыс режима NL-Spring и у 44,4%

самцов группы NL-Autumn, в то время как в стандартном режиме освещения

только у 28,2% самцов (таб. 3.13). Количество крыс с доброкачественными опу-

холями в группе LD составило 19,6%, в экспериментальных группах – 34,7% и

28,9%, соответственно. Аналогичная картина наблюдалась при диагностике зло-

качественных новообразований – у 13% самцов в режиме LD, у 17,4% самцов в

режиме NL-Spring и у 20% самцов в режиме NL-Autumn. Общее количество опу-

холей, обнаруженных на вскрытии у самцов, составило в условиях LD – 17, в ре-

жимах NL-Spring и NL-Autumn – 25 и 22, соответственно; из них 11 доброкачест-

венных и 6 злокачественных опухолей в режиме LD, в режиме NL-Spring – 17

доброкачественных и 8 злокачественных и в режиме NL-Autumn – 13 и 9, соот-

ветственно. Таким образом, количество опухолей на одну крысу в режиме LD со-

ставляло – 0,37, в группах NL-Spring и NL-Autumn – 0,54 и 0,48, соответственно.

Наиболее часто среди новообразований во всех исследуемых группах

встречались доброкачественные опухоли, составившие 66,1% от всех новообразо-

ваний. Среди доброкачественных опухолей чаще встречались лейдигома и адено-

ма коры надпочечников (рис. 3.11 А, 3.12 А), которые составили 61,5% от общего

числа доброкачественных новообразований. Среди злокачественных опухолей

преобладали новообразования кроветворной ткани (рис. 3.11 Б, 3.12 Б): лейкоз и

злокачественная лимфома – 40,0% от всех злокачественных опухолей. У самцов

крыс с весенней датой рождения отмечались такие злокачественные образования,

как гепатоцеллюлярный рак, саркома, фибросаркома, в группах LD и NL-Autumn

данные новообразования не были зарегистрированы.

97

Таблица 3.13

Влияние естественного освещения на частоту развития опухолей

у самцов крыс в зависимости от сезона рождения

Режим / группа LD NL-Spring NL-Autumn

Количество крыс (шт.) 46 46 45

Количество крыс с опухолями (шт.) 13 23 20

Количество крыс с опухолями (%) 28,2% 50% 44,4%

Количество крыс с доброкачественными опухо-

лями (шт.) 9 16 13

Количество крыс с доброкачественными опухо-

лями (%) 19,6% 34,7% 28,9%

Количество крыс со злокачественными опухолями (шт.)

6 8 9

Количество крыс со злокачественными

опухолями (%) 13% 17,4% 20%

Количество опухолей (шт.) 17 25 22

Количество злокачественных опухолей (шт.) 6 8 9

Количество доброкачественных опухолей (шт.) 11 17 13

Количество опухолей на одну крысу (шт.) 0,37 0,54 0,48

Количество крыс с одной опухолью (шт.) 9 21 18

Количество крыс с одной опухолью (%) 19,6% 45,6% 40%

Количество крыс с двумя опухолями (шт.) 4 2 2

Количество крыс с двумя опухолями (%) 8,7% 4,3% 4,4%

Время обнаружения первой опухоли (дни) 635 367 632

Время обнаружения перовой злокачественной

опухоли (дни) 856 367 868

Время обнаружения первой доброкачественной

опухоли (дни) 635 562 632

А Б

Рис. 3.11 Лейдигома семенника (А); х 40. Гепатоцеллюлярный рак (Б); х200.

Окраска гематоксилином и эозином

98

А

Б

Рис. 3.12. Виды доброкачественных (А) и злокачественных (Б) опухолей,

обнаруженные на вскрытии у самцов крыс в условиях естественного освещения в

зависимости от сезона рождения

Примечание. Красная линия – стандартное освещение (LD), черная линия – естественное освещение c весеннего сезона (NL-Spring), зеленая линия – естественное освещение c осеннего

сезона (NL-Autumn)

99

Время обнаружения первой опухоли постмортально у животных с весенней

датой рождения отмечалось намного раньше (на 367 день), по сравнению с груп-

пами LD и NL-Autumn (на 635 и 632 день, соответственно) (рис. 3.13).

А

Б

Рис. 3.13 Динамика посмертного выявления доброкачественных (А)

и злокачественных (Б) опухолей у самцов в условиях естественного освещения в

зависимости от сезона рождения

Примечание. Красная линия – стандартное освещение (LD), черная линия – естественное освещение c весеннего сезона (NL-Spring), зеленая линия – естественное освещение c осеннего сезона (NL-Autumn)

100

Гипотеза «циркадианной деструкции», предложенная R.G. Stevens (2005),

согласно которой внешние факторы, нарушающие функцию биологических часов,

при длительном действии повышают риск развития опухолей репродуктивных ор-

ганов, в настоящее время получила многочисленные доказательства своей спра-

ведливости. Было показано, что сменный режим труда и частые перелеты через

несколько часовых поясов являются факторами риска развития рака молочной и

предстательной железы. A. Haim и B.A. Portnov в своей монографии (2013) обоб-

щили данные о канцерогенном действии света в ночное время. По данным авто-

ров, проживание в районах с интенсивным уличным освещением ночью, привыч-

ка спать с включенным светом в спальне, а также проживание в высоких широтах

Земли является независимым фактором риска развития рака молочной и предста-

тельной железы.

В таблице 3.14 видно, что у самок крыс в режиме LD первой по частоте па-

тологией явились доброкачественные образования, которые составили 45,2% от

общего количества заболеваний, напротив, количество особей со злокачествен-

ными новообразованиями составило 11,9%; хронические заболевания респира-

торной системы отмечались в 40,5% случаев. У 9,5% самок в условиях LD по-

смертно выявлены хронические заболевания сердечно-сосудистой и заболевания

репродуктивной систем, соответственно. Заболевания почек составили 2,4%, про-

чие заболевания 19% от общего числа заболеваний, гепатопатии у самок данной

группы не диагностировались.

Количество самок в условиях NL-Spring с хронической патологией респира-

торной системы и неопухолевыми заболеваниями репродуктивной системы, а так

же с заболеваниями почек, встречались чаще по сравнению с особями контроль-

ной и NL-Autumn групп. Так, у «весенних» животных наиболее частой патологи-

ей, обнаруженной на вскрытии, были хронические заболевания респираторной

системы, которые регистрировались в 100% случаев. На втором и третьем месте

отмечались доброкачественные опухоли – 85,4%, злокачественные новообразова-

ния и заболевания репродуктивной системы регистрировались у 21,9% особей,

соответственно. У 7,3% самок обнаруживались заболевания почек, а в 2,4% слу-

101

чаев, соответственно, наблюдались хронические заболевания сердечно-

сосудистой системы и гепатопатии. Прочие заболевания диагностировались у

36,9% самок крыс в группе NL-Spring (таб. 3.14).

У лабораторных животных группы NL-Autumn в 65,8% случаях на вскры-

тии регистрировались хронические заболевания респираторной системы и у

46,3% самок – доброкачественные опухоли, а в 36,9% случаев обнаруживались

прочие заболевания. У 9,7% самок крыс с осенней датой рождения обнаружива-

лись неопухолевые заболевания репродуктивной системы, а в 17% случаях на-

блюдались хронические заболевания сердечно-сосудистой системы. Гепатопатии

и заболевания почек, выявленные постмортально у особей в группы NL-Autumn,

составили 4,9%, соответственно (таб. 3.14).

Таблица 3.14

Виды патологии, обнаруженные на вскрытии у самок крыс

в условиях естественного освещения в зависимости от сезона рождения

(в % к числу животных в группе)

Световой режим

Стандартное освещение

(LD)

Естественное освещение

(NL-Spring)

Естественное освещение

(NL-Autumn)

Количество крыс 42 41 41

Количество заболеваний на одну крысу

1,38 2,78 2,07

Хронические заболевания респираторной системы

40,5% (17) 100% (41) 65,8% (27)

Доброкачественные опухоли 45,2% (19) 85,4% (35) 46,3% (19)

Злокачественные опухоли 11,9% (5) 21,9% (9) 21,9% (9)

Хронические заболевания

сердечно-сосудистой систе-мы

9,5% (4) 2,4% (1) 17% (7)

Неопухолевые заболевания репродуктивной системы

9,5% (4) 21,9% (9) 9,7% (4)

Гепатопатии - 2,4% (1) 4,9% (2)

Заболевания почек 2,4% (1) 7,3% (3) 4,9% (2)

Прочие заболевания 19% (8) 36,9% (15) 36,9% (15) Примечание. В скобках дано абсолютное количество животных

102

Таким образом, среди патологии, обнаруженной на вскрытии у самок с ес-

тественным режимом освещения, преобладающее значение имели хронические

заболевания респираторной системы, а так же доброкачественные и злокачест-

венные новообразования. У лабораторных животных в группах NL-Spring и NL-

Autumn регистрировали заболевания печени, в то время как у самок крыс кон-

трольной группы данная патология не обнаруживалась. Количество «весенних»

животных с хроническими заболеваниями респираторной системы, доброкачест-

венными опухолями и заболеваниями репродуктивной системы было зафиксиро-

ванно больше, чем в группах LD и NL-Autumn.

Наибольшее число самок крыс с новообразованиями было диагностировано

в режиме NL-Spring – 80,5% (n=33) от общего количества самок группы, в группе

животных с осенней датой рождения – 58% (n=24), в стандартном режиме осве-

щения – 45,2% (n=19). Самок с доброкачественными образованиями больше всего

находилось в режиме NL-Spring – 73,2%, а со злокачественными – в режиме NL-

Autumn – 21,9% от общего количества крыс-самок в группе. Количество опухо-

лей, зарегистрированных у лабораторных животных в условиях LD (таб. 3.15), со-

ставляло 24, в режиме NL-Autumn – 29, и значительно больше в режиме NL-

Spring – 44, что в 1,8 раза больше чем в LD режиме. В условиях NL-Spring коли-

чество диагностированных злокачественных новообразований у крыс составило 9,

а в условиях NL-Autumn – 10 и это в 2 раза больше, чем у особей контрольной

группы (n=5).

Из доброкачественных опухолей в группах встречались такие новообразо-

вания как, фиброаденома и фиброма молочных желез (рис. 3.14 А, 3.15 А), кото-

рые составляли 47,9% от всех новообразований. Среди злокачественных опухолей

были обнаружены – лейкоз, саркома брюшной полости (рис. 3.14 Б, 3.15 Б). Сле-

дует отметить, что у самок крыс, рожденных в весенний период, диагностировали

рак матки, рак яичника, лимфому брюшной полости, тогда как в группе LD, таких

новообразований не наблюдалось. Число опухолей на одну крысу в стандартном

режиме освещения в группе было минимальным (0,56), а в режиме NL-Spring –

максимальным (1,07).

103

Таблица 3.15

Влияние естественного освещения на частоту развития опухолей

у самок крыс в зависимости от сезона рождения

Режим /группа LD NL-Spring NL-Autumn

Количество крыс (шт.) 42 41 41

Количество крыс с опухолями (шт.) 19 33 24

Количество крыс с опухолями (%) 45,2% 80,5% 58,5%

Количество крыс с доброкачественными опухо-

лями (шт.) 17 30 16

Количество крыс с доброкачественными опухо-

лями (%) 40,5% 73,2% 39%

Количество крыс со злокачественными опухолями (шт.)

5 7 9

Количество крыс со злокачественными

опухолями (%) 11,9% 17% 21,9%

Количество опухолей (шт.) 24 44 29

Количество злокачественных опухолей (шт.) 5 9 10

Количество доброкачественных

опухолей (шт.) 19 35 19

Количество опухолей на одну крысу (шт.) 0,56 1,07 0,7

Количество крыс с одной опухолью (шт.) 14 21 19

Количество крыс с одной опухолью (%) 33,3% 51,3% 46,3%

Количество крыс с двумя опухолями (шт.) 5 11 5

Количество крыс с двумя опухолями (%) 11,9% 26,8% 12,2%

Время обнаружения первой опухоли (дни) 878 365 355

Время обнаружения перовой злокачественной

опухоли (дни) 1051 365 493

Время обнаружения первой доброкачественной

опухоли (дни) 878 365 355

А Б

Рис. 3.14. Фиброаденома молочной железы (А); х 150. Анапластический рак

легкого (Б); х 200. Окраска гематоксилином и эозином.

104

А

Б

Рис. 3.15. Виды доброкачественных (А) и злокачественных (Б) опухолей,

обнаруженные на вскрытии у самок крыс в условиях естественного освещения в

зависимости от сезона рождения

Примечание. Красная линия – стандартное освещение (LD), черная линия – естественное

освещение c весеннего сезона (NL-Spring), зеленая линия – естественное освещение c осеннего сезона (NL-Autumn)

105

При посмертном вскрытии, первая опухоль была обнаружена у животных,

рожденных в осенний период (на 355 день), в группе NL-Spring – на 10 дней поз-

же (на 365 день), а в режиме LD – на 878 день (рис. 3.16).

А

Б

Рис. 3.16. Динамика посмертного выявления доброкачественных (А)

и злокачественных (Б) опухолей у самок в условиях естественного освещения в

зависимости от сезона рождения

Примечание. Красная линия – стандартное освещение (LD), черная линия – естественное

освещение c весенней датой рождения (NL-Spring), зеленая линия – естественное освещение c осенней датой рождения (NL-Autumn)

106

Многочисленные исследования показали, что нарушения циркадианной

системы являются факторами риска не только для возникновения рака, но также

для прогрессии опухолевого роста [Duffy J.F., Wright K.P., 2005; Kantermann Th.,

Roenneberg T., 2006; Bella G., Gualano L., Mascia F., 2013]. Описаны различные

нарушения в этой системе в самой опухолевой ткани, у лабораторных животных с

опухолями, а также у онкологических больных [Анисимов В.Н. и др., 2014;

Sephon S., Spiegel D., 2003].

В ряде экспериментальных исследований установлено, что постоянное ос-

вещение оказывает стимулирующее воздействие на развитие и рост перевивае-

мых, индуцированных канцерогенами и спонтанных новообразований, в том чис-

ле и молочной железы [Анисимов В.Н., Виноградова И.А., 2008; Anisimov V.N. et

al. 2004; Cos S. et al., 2006]. У животных, подвергшихся постоянному освещению

или световому загрязнению, был более высокий темп роста новообразований, по

сравнению с особями, находившимися в стандартом режиме освещения [Вино-

градова И.А., Анисимов В.Н., 2012; Лотош Т.А., 2012; Cos S., 2006]. В зависимо-

сти от характера освещения и времени воздействия света, происходит более высо-

кий или низкий темп формирования опухолей. Так в исследовании Т.А. Лотош с

соав. (2012) показано влияние постоянного освещения на крыс с одномесячного и

с 14-месячного возраста. Круглосуточное освещение с одномесячного возраста

приводило к более раннему появлению спонтанных опухолей, как злокачествен-

ных, так доброкачественных, по сравнению с аналогичным параметром в услови-

ях стандартного освещения. В опытах на самках крыс было обнаружено, что по-

стоянное и естественное освещение в условиях северо-запада России ускоряет

старение и способствует развитию опухолей у самок крыс, в то время как приме-

нение мелатонина оказывает нормализующее действие [Виноградова И.А. и др.,

2008]. Показано, что световая депривация способствует существенному сниже-

нию частоты развития новообразований по сравнению с крысами, содержавшими-

ся в условиях стандартного освещения. У самцов и самок крыс в условиях свето-

вой депривации первая опухоль была зафиксирована на 659 и 551 сутки, соответ-

ственно, в то время как в условиях стандартного чередующегося освещения ново-

107

образования были обнаружены на 379 день у самцов и на 207 день у самок

[Vinogradova I.A. et al., 2010; Виноградова И.А., Анисимов В.Н., 2012].

Другие исследования показали зависимость возникновения рака молочной

железы от сезонных колебаний освещенности [McIntyre H., Blue J., Harman J.,

2002]. Ряд исследователей полагают, что нарушение циркадных, циркануальных

ритмов или воздействие света в ночное время, приводят к уменьшению выработки

мелатонина, являющегося основным биологическим блокатором развития рако-

вых заболеваний [Анисимов В.Н., 2008; Виноградова И.А., Анисимов В.Н., 2012;

Fu L., Lee C.C., 2003; Schernhammer E.S. et al., 2003]. На основании ограниченных

доказательств канцерогенности для человека сменной работы, включающей ноч-

ную работу, и достаточных доказательств канцерогенности света в течение ноч-

ного периода суток (биологической ночи) у экспериментальных животных, рабо-

чая группа Международного агентства по изучению рака (МАИР) в 2007 г. при-

шла к заключению, что сменная работа, приводящая к нарушению циркадианных

ритмов, возможно канцерогенна для человека. В последнее время появились но-

вые данные, полученные в экспериментах на животных и в эпидемиологичеcких

наблюдениях, представивших дополнительные доказательства канцерогенной

опасности светового десинхроноза [Анисимов В.Н. и др., 2013; Анисимов В.Н. и

др., 2014; Painting, Firefighting and Shiftwork, 2010].

В наших исследованиях влияние естественного изменения фотопериода в

течение годового цикла на самок и самцов крыс с различными датами рождения

(весна и осень), приводило к стимуляции спонтанного онкогенеза, увеличению

количества злокачественных новообразований по сравнению с особями в услови-

ях фиксированного стандартного светового режима. У самцов и самок крыс с ве-

сенней датой рождения количество диагностированных доброкачественных ново-

образований так же было больше, чем у животных в контрольной группе, кроме

этого данные опухоли (как злокачественные, так и доброкачественные) были об-

наружены значительно раньше. У самок группы NL-Autumn количество доброка-

чественных новообразований не превышало контрольных значений, хотя опухоли

были диагностированы раньше, а у самцов этой группы время появления первой

108

опухоли соответствовало времени появления в стандартных условиях освещения,

но количество опухолей было большим.

Таким образом, можно предположить, что сезонные колебания естественно-

го освещения Карелии («белые ночи» в летний период и удлиненная темновая фа-

за в осенне-зимний период) увеличивают риск развития возрастной патологии у

самцов и самок крыс (включая новообразования). Развитие возрастной патологии

у крыс, рожденных в разные сезоны года, зависит от фотопериодических условий

раннего и позднего онтогенеза: менее благоприятным для жизнедеятельности яв-

ляется эндогенный годовой цикл с изменением фотопериода в сторону сокраще-

ния темновой фазы и увеличения светлого периода, чем противоположные изме-

нения – увеличение темновой фазы и сокращение светлого периода суток.

109

3.3. Влияние годового цикла фотопериодизма на продолжительность жизни

крыс в зависимости от сезона рождения

Обнаружено, что у самцов крыс контрольной группы средняя (СПЖ) и мак-

симальная продолжительность жизни (МПЖ) составила 877,9±188,2 и 1237 дней

соответственно, а средняя продолжительность жизни (СПЖ) последних 10% крыс

– 1216,8±22,8 дней (табл. 3.16). У крыс самцов группы NL-Spring наблюдалось

сокращение СПЖ на 17,3% (726,3±126,6 дней), максимальной продолжительности

жизни на 15,4% (1046 дней) и СПЖ последних 10% крыс на 18,3% (994,6±33,0

дней) по сравнению с контрольной группой. У особей в режиме NL-Autumn сред-

няя продолжительность жизни составила 903,6±141,6 дней, но в тоже время на-

блюдались сокращение МПЖ на 1,6% (1217 суток) и СПЖ последних 10% крыс

на 8,7% (1110,6±64,8 суток) по сравнению с самцами, содержавшимися при стан-

дартном режиме освещения. Средняя продолжительность жизни последних 10%

крыс у животных, рожденных в весенний период, была ниже на 10,5% по сравне-

нию с самцами группы NL-Autumn.

Средняя продолжительность жизни самок-крыс в режиме LD составила

999,2±157,9 дней, максимальная – 1223 дня и СПЖ последних 10% крыс –

1208,5±16,1 дня (табл. 3.17). У животных, рожденных в весенний период, наблю-

далось уменьшение средней продолжительность жизни на 36,7% (632,0±99,6 дня)

и максимальной продолжительности жизни на 26,5% (899 дней) по сравнению с

самками, находящимися в стандартном режиме освещения. Средняя продолжи-

тельность и максимальная продолжительность жизни самок крыс, рожденных в

осенний период, уменьшилась на 22,8% (771±158,3 день) и 7,5%, (1131 день), со-

ответственно, по сравнению с группой контроля. Средняя продолжительность

жизни последних 10% крыс достоверно сокращалась при содержании в условиях

NL-Spring на 28,7% (861,7±42,0 день), в режиме NL-Autumn – на 7,8%

(1113,7±16,9 дней) по сравнению с режимом LD. У самок крыс, рожденных в ве-

сенний период, средняя продолжительность жизни последних 10% крыс была

достоверно ниже (на 22,6%), чем у животных, родившихся осенью.

110

Таблица 3.16

Влияние сезона рождения на продолжительность жизни самцов крыс

Показатель

Световой режим

LD NL-Spring NL-Autumn

Самцы Самцы Самцы

Количество крыс 46 46 45

СПЖ, сут. 877,9±188,2 726,3±126,6 903,6±141,6

МПЖ, сут. 1237 1046 1217

СПЖ последних

10% крыс, сут 1216,8±22,8 994,6±33,0*

а 1110,6±64,8*

Примечание. CПЖ – средняя продолжительность жизни; МПЖ – максимальная продол-жительность жизни; * p<0,05 – различия с показателем в группе LD достоверны; а p<0,05 – раз-

личия с показателем в группе NL-Autumn достоверны (критерий Уилкоксона-Манна-Уитни)

Таблица 3.17

Влияние сезона рождения на продолжительность жизни самок крыс

Показатель

Световой режим

LD NL-Spring NL-Autumn

Самки Самки Самки

Количество крыс 42 41 41

СПЖ, сут. 999,2±157,9 632,0±99,6* 771±158,3

МПЖ, сут. 1223 899 1131

СПЖ последних

10% крыс, сут 1208,5±16,1 861,7±42,0*

а 1113,7±16,9*

Примечание. CПЖ – средняя продолжительность жизни; МПЖ – максимальная продол-жительность жизни; * p<0,05 – различия с показателем в группе LD достоверны; а p<0,05 – раз-

личия с показателем в группе NL-Autumn достоверны (критерий Уилкоксона-Манна-Уитни).

Данные, полученные в нашем эксперименте, согласуются с результатами

исследований многих авторов о влиянии циркадианных и циркануальных ритмов

[Froy O., 2011], а так же месяца или сезона рождения на продолжительность жиз-

ни [Назарова Г.Г., 2011; Doblhammer G., Vaupel J.W., 2001; Gavrilov L.A.,

Gavrilova N.S., 2011; Ueda P. et al., 2013]. В работе, проведенной Г.Г. Назаровой

(2011), было показано, что самцы водяной полевки, рожденные в марте, имели

меньшую продолжительность жизни по сравнению с особями с более поздними

календарными сроками рождения. Так, среди самцов с осенней датой рождения

(сентябрь-октябрь) доля животных, доживших до второго года жизни, была в 4

111

раза выше, чем среди рожденных в апреле-мае. Известно, что животные весенних

когорт в дикой природе характеризуются короткой предрепродуктивной, продол-

жительной репродуктивной фазой и относительно небольшой продолжительно-

стью жизни, а особи осенних когорт, наоборот, – относительно продолжительной

предрепродуктивной, короткой репродуктивной фазой и продолжительностью

жизни в 2 раза выше, чем грызуны, родившиеся весной [Шварц С.С. и др., 1964].

Таким образом, особи, как самцы, так и самки крыс, родившиеся в сезон

«белых ночей» (группа NL-Spring) имели более короткую среднюю и максималь-

ную продолжительность жизни, а так же СПЖ последних 10% крыс по сравнению

с животными группы контроля. Самки, у которых фаза роста совпала с периодом

биологической темноты (группа NL-Autumn), так же имели более короткую сред-

нюю, максимальную продолжительность жизни и СПЖ последних 10% крыс, в то

же время самцы этой группы не отличались по показателям СПЖ и МПЖ от ана-

логичных параметров в группе LD, хотя СПЖ последних 10% крыс была меньше.

Различия между экспериментальными группами наблюдались по показате-

лю СПЖ последних 10% крыс: как самки, так и самцы в группе NL-Autumn имели

достоверно больший данный параметр, чем особи группы NL-Spring (табл. 3.16 и

табл. 3.17), что объясняется, по всей видимости, тем, что в период позднего онто-

генеза (фаза регрессивного роста) у этих групп животных соотношение фотопе-

риода было диаметрально противоположным – в группе NL-Autumn происходило

увеличение темновой фазы в зимний период, а в группе NL-Spring увеличения

светлого периода в летнее время.

Как видно на рисунке 3.15 кривая выживаемости самцов группы NL-Spring

c 18 месяцев существенно смещена влево по отношению к кривой выживаемости

крыс-самцов группы LD. Кривая выживаемости самцов крыс, рожденных в осен-

ний период, смещается влево только с 35-месячного возраста.

Кривые выживаемости у самок группы NL-Spring и NL-Autumn смещены

влево по отношению к кривой выживаемости для крыс группы LD на протяжении

всего эксперимента. Динамика выживаемости в двух режимах достоверно не раз-

личалась до 19-месячного возраста, после чего наблюдалось резкое увеличение

112

смертности у самок, рожденных в весенний период, по сравнению животными

группы LD.

А

Б

Рис. 3.17. Кривые выживаемости самцов (А) и самок (Б) крыс в зависимости

от сезона рождения

Примечание. Красная линия – стандартное освещение (LD), черная линия – естественное

освещение c весеннего сезона (NL-Spring), синяя линия – естественное освещение c осеннего сезона (NL-Autumn)

113

Результаты других работ показывают, что у крыс, находившихся в режиме

постоянного освещения с одномесячного возраста, зарегистрировано уменьшение

средней продолжительности жизни, в том числе СПЖ крыс со злокачественными

опухолями, и максимальной продолжительности жизни по сравнению с особями

контрольной группы [Лотош Т.А., 2012, 2013], в другом исследовании световая

депривация увеличивала продолжительность жизни, снижала темпы старения ор-

ганизма и риск развития опухолей [Виноградова И.А., Анисимов В.Н., 2012].

Изменение продолжительности светового дня в течение эндогенного года,

сопровождающееся колебаниями физиологических функций, явилось для самцов

и самок крыс, родившихся в октябре, более благоприятным, возможно потому,

что фаза их прогрессивного и регрессивного роста совпала с темным временем

года (осень, зима), а фаза стабильного роста – со светлым временем (весна, лето).

У самцов и самок, родившихся в апреле, фаза прогрессивного и регрессивного

роста совпала с увеличенной световой фазой (весна, лето), что оказало значимое

влияние на состояние функциональных систем организма и процессы жизнедея-

тельности в целом. Не вызывает сомнения тот факт, что сезонная асимметрия фо-

топериодизма в условиях Карелии, особенно сильно проявляющаяся в летние и

зимние месяцы способствовала десинхронизации биологических ритмов, что в

конечном итоге и приводило к преждевременной смерти животных.

114

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В обычных условиях множество различных факторов может влиять на пока-

затели биологического возраста человека, при этом достаточно трудно вычленить

из этого комплекса роль светового режима. В результате возникла необходимость

экспериментальных исследований на лабораторных тест-системах, чтобы в мо-

дельных условиях определить важность и значимость различных изменений фо-

топрериода для функционирования организма в целом. Таким образом, в ходе

эксперимента можно нивелировать действие дополнительных факторов, создать

для подопытных животных одинаковые условия, и оставить только одно модули-

рующее воздействие, в данном случае – эффект определенного светового режима.

Еще одно преимущество экспериментального исследования – возможность изуче-

ния механизмов действия различных световых режимов с помощью комплекса

биологических возрастных маркеров.

При нарушении фотопериода ритмичность мелатонинобразующей функции

эпифиза изменяется, что проводит, прежде всего, к нарушению ритма секреции

мелатонина. Мелатонин участвует в регуляции циркадианных и циркануальных

ритмов, иммунной и эндокринной систем, репродуктивной функции, антиокси-

дантной и противоопухолевой защите организма. Вмешательства в нормальный

циркадный световой режим и обусловленные этим нарушения естественных рит-

мов мелатонина вызывают развитие возрастной патологии и, в конечном счете,

могут сказываться на продолжительности жизни. Проживание в условиях контра-

стной смены продолжительности светового дня («белые ночи» летом, «полярная

ночь» зимой) приводит к нарушению синтеза гормона эпифиза мелатонина, что

неблагоприятно сказывается на состоянии функциональных систем, физиологиче-

ских ритмах, на состоянии здоровья в целом.

На сегодняшние день в мировой литературе нет убедительных данных о

влиянии годового цикла фотопериодизма естественного освещения Северо-запада

России в зависимости от сезона рождения на физиологические возрастные пара-

метры, продолжительность жизни и развитие возрастной патологии. В проведен-

115

ном нами сравнительном комплексном исследовании влияния колебаний естест-

венной сезонной освещенности экспериментальной моделью являлись крысы, по-

скольку у этих животных секреция мелатонина имеет такой же циркадианный и

циркануальный ритм, как и у человека, и претерпевает такое же выраженное сни-

жение в процессе жизни. Продольный метод исследования, который был приме-

нен в нашей работе, является наиболее приемлемым, поскольку подразумевает

наблюдение за одними и теми же животными в течение длительного периода вре-

мени. Результаты наших исследований показывают, что сезонные колебания ос-

вещенности в течение годового цикла вне зависимости от сезона рождения крыс

приводят к ускоренному старению организма, сокращению продолжительности

жизни и увеличению частоты возникновения возрастной патологии, включая но-

вообразования. Сезонная асимметрия фотопериодизма на широте г. Петрозавод-

ска (61°817' северной широты), особенно сильно проявляющаяся в летние и зим-

ние месяцы, способствует десинхронизации биологических ритмов, что в конеч-

ном итоге приводит к преждевременной смерти животных.

116

ВЫВОДЫ

1. Изменение продолжительности светового дня в течение годового цик-

ла на широте г. Петрозаводска (61°817' с.ш.) вне зависимости от сезона рождения

самцов и самок крыс способствует нарушению динамики физиологических и био-

химических показателей, увеличению развития возрастной патологии и сокраще-

нию продолжительности жизни по сравнению с содержанием животных в услови-

ях фиксированного стандартного чередующегося режима освещения.

2. Содержание самцов и самок крыс в условиях естественного колебания

освещенности вне зависимости от сезона рождения животных приводит к увели-

чению числа патологических процессов, спонтанных новообразований, сокраще-

нию средней продолжительности жизни последних 10% крыс по сравнению с

особями, находившимися в условиях стандартного чередующегося режима.

3. Содержание самок крыс в условиях естественного освещения Карелии

на широте г. Петрозаводска (61°817' с.ш.) вне зависимости от сезона рождения

сопровождается более быстрым старением эстральной функции, ранним сниже-

нием базальной температуры тела, сокращением средней и максимальной про-

должительности жизни и более ранним развитием новообразований по сравнению

с контрольными особями.

4. Содержание самцов крыс в условиях естественного освещения Каре-

лии на широте г. Петрозаводска (61°817' с.ш.) вне зависимости от сезона рожде-

ния сопровождается удлинением фазы прогрессивного роста, сокращением фазы

стабильного роста, снижением диуреза и потребленим жидкости, более ранним

наступлением старческого периода и появлением в моче кетонов и эритроцитов,

увеличением числа доброкачественных новообразований.

5. У самцов и самок крыс с весенней датой рождения наблюдается уско-

ренное половое созревание, в то время как особи, рожденные в осенний сезон, ха-

рактеризуются задержкой полового созревания по сравнению с аналогичными па-

раметрами у крыс контрольной группы. Средняя продолжительность жизни по-

117

следних 10% крыс группы с осенней датой рождения достоверно выше, чем ана-

логичный параметр в группе животных с весенней датой рождения.

6. У самцов крыс с весенней датой рождения наблюдается увеличение

массы тела и уровня глюкозы в крови, более интенсивный прирост веса, чаще

встречаются особи с абдоминальным ожирением. Кроме этого в анализе мочи

раньше обнаруживается лейкоцитоурия, увеличивается длительность предстарче-

ского периода, уменьшается средняя и максимальная продолжительность жизни и

латентное время появления первой опухоли. У самцов с осенней датой рождения,

наоборот, наблюдается более низкая масса тела и уровень глюкозы в крови, за-

медленная скорость прироста веса, особи с абдоминальным ожирением встреча-

ются достоверно реже, длительность предстарческого периода укорачивается, а

лейкоциты и билирубин в моче появляются позже, чем у самцов контрольной

группы.

7. У самок крыс с весенней датой рождения наблюдается увеличение ко-

личества спонтанных доброкачественных опухолей по сравнению с самками в

стандартном чередующемся режиме освещения, в то время как у самок с осенней

датой рождения количество диагностированных доброкачественных новообразо-

ваний не отличается от группы контроля.

8. Увеличение продолжительности светового дня, вплоть до отсутствия

темновой фазы суток, приходящееся на период раннего онтогенеза эксперимен-

тальных животных, нарушает упорядоченность биологических процессов во вре-

мя фазы прогрессивного роста и оказывает более негативное влияние на показате-

ли биологического возраста и развитие возрастной патологии; более благоприят-

ным является изменение фотопериода со дня рождения в сторону увеличения

темновой фазы и сокращения светлого периода, так как увеличение продолжи-

тельности светового дня приходится на период позднего онтогенеза и нарушение

процессов гомеостаза в период стабильного или регрессивного роста менее нега-

тивно отражается на функционировании организма.

118

9. Методика комплексной оценки влияния естественного освещения в

течение годового цикла на продолжительность жизни и развитие возрастной па-

тологии у крыс с регистрацией в течение жизни промежуточных показателей го-

меостаза и физиологических возрастных параметров (потребление корма и воды;

масса тела; диурез; эстральный цикл; базальная температура тела; общий и био-

химический анализ мочи; уровень глюкозы в крови) позволила с большой степе-

нью надежности изучить эффекты изменения продолжительности светового дня

на широте г. Петрозаводска (61°817' с.ш.) в зависимости от сезона рождения на

самцов и самок крыс.

119

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВОЗ – Всемирная организация здравоохранения

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота

МАИР – Международное агентство по изучению рака

МПЖ – максимальная продолжительность жизни

МТ – мелатонин

ООН – Организация Объединенных Наций

СПЖ – средняя продолжительность жизни

СХЯ – супрахиазматические ядра

цАМФ – циклический аденозинмонофосфат

LD – стандартное освещение

NL-Autumn – естественное освещение c осеннего сезона

NL-Spring – естественное освещение c весеннего сезона

120

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамович С.Г. Биологический возраст человека, сердечно-сосудистая сис-

тема и скорость ее старения / С.Г. Абрамович, И.М. Михалевич // Клинич. меди-

цина. – 2001. – Т. 79. – №5. – С. 30–32.

2. Агаджанян Н.А. Липидный и гормональный обмен у здоровых мужчин в

различные сезоны года / Н.А. Агаджанян, И.В. Радыш, А.Ф. Хисамутдинов // Ка-

занский медицинский журнал. – 2009. – Т. 90. – №6. – С. 776–779.

3. Анисимов В.Н. Модели и методы изучения геропротекторной активности

фармакологических препаратов / В.Н. Анисимов, М.А. Забежинский, И.Г. Попо-

вич // Успехи геронтологии. – 2009. – Т. 22. – №2. – С. 237–252.

4. Анисимов В.Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения

СПб.: Наука. – 2003. – 468 с.

5. Анисимов В.Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения: в

2т. – 20-е изд., перераб. и доп. – СПб.: Наука. – 2008. – Т. 1. – 481 с.

6. Анисимов В.Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения: в

2т. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб.: Наука. – 2008а. – Т. 2. – 434 с.

7. Анисимов В.Н. Световой режим, мелатонин и риск развития рака / В.Н.

Анисимов, И.А. Виноградова // Вопросы онкологии. – 2006. – Т. 53. – С. 491–498.

8. Анисимов В.Н. Старение женской репродуктивной системы и мелатонин /

В.Н. Анисимов, И.А. Виноградова. – СПб.: Изд-во «Система». – 2008. – 44 с.

9. Арушанян Э.Б. Влияние эпифизэктомии на суточную динамику показателей

кардиоинтервалограммы крыс / Э.Б. Арушанян, Э.В. Бейер // Физиологический

журнал им. И.М. Сеченова. – 1995. – Т. 81. – №7. – С. 64–68.

10. Арушанян Э.Б. Универсальные терапевтические возможности мелатонина //

Клиническая медицина. – 2013. – №2. – С. 4–8.

11. Арушанян Э.Б. Хронофармакология на рубеже веков. – Ставрополь. – 2005.

– 575 c.

12. Барсукова Е.Ю. Осмо- и ионорегулирующая функции почек у молодых

крыс в условиях повышенной освещенности / Е.Ю. Барсукова, А.И. Горанский,

121

И.А. Виноградова // Ученые записки Петрозаводского государственного универ-

ситета. Серия: Естественные и технические науки. – 2012. – №6 (127). – С. 35–39.

13. Белозерова Л.М. Метод определения биологического возраста по спирогра-

фии / Л.М. Белозерова, Т.В. Одегова // Клиническая геронтология. – 2006. – Т. 12.

– №3. – С. 53–56.

14. Белозерова Л.М. Определение биологического возраста по анализу крови //

Клиническая геронтология. – 2006а. – Т. 12. – №3. – С. 50–52.

15. Белозерова Л.М. Оценка биологического возраста по эхокардиографии //

Успехи геронтологии. – 2006б. – Т. 19. – С. 90–92.

16. Берштейн Л.Н. Гормоны жировой ткани (аципоцитокины): онтогенетиче-

ский и онкологический аспект проблемы // Успехи геронтологии. – 2005. – Вып.

16. – С. 51–64.

17. Биоактивные вещества эпифиза в регуляции сперматогенеза / В.И. Арав,

Е.В. Слесарева, С.М. Слесарев, В.Ф. Сыч // Вестник новых медицинских техноло-

гий. – 2006. – Т. ХIII. – №1. – С. 112–114.

18. Биологический возраст / В.П. Войтенко // Биология старения. – Л.: Наука. –

1982. – С. 102–115.

19. Биологический возраст как показатель уровня здоровья, старения и эколо-

гического благополучия человека / В.Н. Крутько, В.И. Донцов, О.В. Захарьящева,

И.А. Кузнецов, О.А. Мамиконова, В.В. Пырву, Т.М. Смирнова, Л.А. Соколова //

Авиакосмическая и экологическая медицина. – 2014. – Т. 48. – №3. – С. 12–19.

20. Бичкаева Ф.А. Эндокринная регуляция метаболических процессов у челове-

ка на Севере / Ф.А. Бичкаева. – Екатеринбург. − УрО РАН. – 2008. – 303 с.

21. Бойко Е.Р. Адаптация человека к экологическим и социальным условиям

Севера / Отв. ред. Е.Е. Бойко – Сыктывкар. – УрО Ран. – 2012. – 433 с.

22. Бойко Е.Р. Влияние продолжительности светового дня на гормональные и

биохимические показатели у человека на Севере / Е.Р. Бойко, А.В. Ткачев // Фи-

зиологический журнал им. И.М. Сеченова. – 1995. – Т. 81. – №7. – С. 86–92.

122

23. Бойко Е.Р. Показатели периферической крови у человека на крайнем Севере

в условиях низких температур / Е.Р. Бойко, А.С. Башканов, Н.Н. Потолицына //

Физиология человека. – 2001. – Т. 27. – №1. – С. 140–141.

24. Бойко Е.Р. Сезонная динамика физиологических функций у человека на Се-

вере / Под. ред. Е.Р. Бойко. – Екатеринбург. − УрО РАН. – 2009. – 218 с.

25. Бойко Е.Р. Физиолого-биохимические основы жизнедеятельности человека

на Севере / Е.Р. Бойко. – Екатеринбург. – УрО РАН. – 2005. – 191 с.

26. Бондаренко Л.А. Пинеальная железа и гипоталамо-гипофизарно-тиреоидная

система: возрастные и хронобиологические аспекты // Л.А. Бондаренко, Г.И. Гу-

бина-Вакулик, А.Р. Геворкян; под ред. Ю.И. Караченцева, Н.А. Кравчун. – Харь-

ков: Изд-во «С.А.М.». – 2013. – 264 с.

27. Борисенков М.Ф. Биоритмы, продолжительность жизни и злокачественные

новообразования у человека на Севере // Автореф. дис. … докт. биол. наук. –

Сыктывкар. – 2012. – 23 с.

28. Борисенков М.Ф. Влияние естественного освещения в период «белых но-

чей» и мелатонина на суточную динамику общей антиоксидантной активности

слюны человека // Успехи геронтологии. – 2007. – Т. 20. – №2. – С. 76–81.

29. Борисенков М.Ф. Риск развития рака у женщин: возможная связь с геогра-

фической широтой и некоторыми экономическими и социальными факторами /

М.Ф. Борисенков, В.Н. Анисимов // Вопросы онкологии. – 2011. – Т. 57. – №3. –

С. 343–354.

30. Борисенков М.Ф. Сезонная динамика опухолевого процесса в молочной же-

лезе у жительниц крайнего Севера / М.Ф. Борисенков, С.М. Баженов // Вопросы

онкологии. – 2005. – Т. 51. – №6. – С. 708–711.

31. Борисенков М.Ф. Хронотип человека на Севере // Физиология человека. –

2010. – Т. 36. – №3. – С. 117–122.

32. Брюханов В.М. Роль почки в регуляции суточных ритмов организма / В.М.

Брюханов, А.Я. Зверева // Нефрология. – 2010. – Т. 14. – №3. – С. 17–31.

123

33. Букалев А.В. Роль эпифиза в организме / А.В. Букалев, И.А. Виноградова //

Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Серия: Естест-

венные и технические науки. – №2 (123). – 2012. – С. 31–36.

34. Виноградова И.А. Влияние светового режима на возрастную динамику эст-

ральной функции уровня пролактина в сыворотке крови у крыс / И.А. Виноградо-

ва, И.В. Чернова // Успехи геронтологии. – 2006. – Т. 19. – №2. – С. 60–65.

35. Виноградова И.А. Влияние светового режима на развитие метаболического

синдрома у крыс в процессе старения // Успехи геронтологии. – 2007. – Т. 20. –

№2. – С. 70–75.

36. Виноградова И.А. Световой режим Севера и возрастная патология / И.А.

Виноградова, В.Н. Анисимов. – Петрозаводск: ПетроПресс. – 2012а. – 128 с.

37. Виноградова И.А. Световой режим, препараты эпифиза, старение и продол-

жительность жизни / И.А. Виноградова, В.Н. Анисимов. – Hamburg: LAP LAM-

BERT Academic Publishing. – 2012. – 432 c.

38. Виноградова И.А. Световые режимы и овуляторная функция у крыс в он-

тогенезе / И.А. Виноградова, И.В. Чернова // Росс. физиол. журн. им. И.М. Сече-

нова. – 2007. – Т. 93. – №1. – С. 1382−1390.

39. Влияние антидиабетического препарата диабенол на показатели биологиче-

ского возраста, продолжительность жизни и развитие новообразований у мышей

NMRI и HER-2/NEU / И.Г. Попович, М.А. Забежинский, П.А. Егормин, В.Н. Ани-

симов, А.А Спасов, И.В. Аникин, М.Л. Тындык, А.В. Семенченко // Успехи ге-

ронтологии. – 2004. – Вып. 15. – С. 80–90.

40. Влияние гелиогеофизических факторов на биоритмы человека / С.М. Чиби-

сов, В.А. Фролов, Н.А. Агаджанян, Д.Г. Стрелков, Д.С. Скрылев, Е.А. Романова,

Е.В. Харлицкая, Ф. Халберг, Ж. Корнелиссен // Успехи современного естество-

знания. – 2006. – №9. – С. 21–28.

41. Влияние грофоллона на индукцию половозрелости у крыс-самок / А.И.

Гладкова, М.Ю. Алесина, Н.А. Карпенко и др. // Журн. фармакол. и токсикол. –

1992. – Т. 55. – №3. – С. 26–29.

124

42. Влияние пептида эпифиза на показатели биологического возраста и про-

должительность жизни мышей / В.Н. Анисимов, В.Х. Хавинсон, Н.Ю. Заварзина,

М.А. Забежинский, А.В. Арутюнян, И.Г. Попович, В.М. Прокопенко, Т.И. Опари-

на, А.В. Штылик, О.А. Зимина // Российский физиологический журнал – 2001. –

Т. 87. – №1. – С.125–135.

43. Влияние постоянного и естественного освещения на физиологическое со-

стояние крыс / В.А. Илюха, И.А. Виноградова, Е.А. Хижкин, Т.Н. Ильина, Л.Б.

Узенбаева, Т.А. Лотош, Д.Л. Айзиков, А.Г. Кижина, А.В. Морозов, В.Н Анисимов

// Принципы экологии. – 2012. – Т. 1. – №1. – С. 29–41.

44. Влияние светового режима и мелатонина на гомеостаз, продолжительность

жизни и развитие спонтанных опухолей у самцов крыс / И.А. Виноградова, А.В.

Букалев, М.А. Забежинский, А.В. Семенченко, В.Н. Анисимов // Вопр. онкол. –

2008. – Т. 54. – №1. – С. 70–77.

45. Влияние световой депривации на показатели гомеостаза, продолжитель-

ность жизни и развитие спонтанных опухолей у трансгенных мышей HER-2/neu /

Д.А. Батурин, И.Н. Алимова, И.Г. Попович, В.Н. Анисимов, М.А. Забежинский,

И.Г. Попович, А.И. Яшин, А.В. Семенченко // Вопросы онкологии – 2004. – Т. 50.

– №3. – С. 332–338.

46. Влияние экспериментального десинхроноза на липидный обмен у крыс при

ожирении / О.Б. Жукова, К.В. Зайцев, Н.П. Степаненко, А.А. Гостюхина, С.С. Гу-

тор, И.И. Вебер, Д.А. Нимирская, С.А. Межерицкий, Н.Г. Абдулкина // Вестник

Томского государственного университета. Биология. – 2013. – № 4. – С. 145–151.

47. Войтенко В.П. Время и часы как проблема теоретической биологии // Во-

просы философии. –1985. – №1. – С. 73–82.

48. Всероссийская перепись населения 2010 [Электронный ресурс] // Федераль-

ная служба государственной статистки 1999–2014. – Режим доступа:

http://www.gks.ru/

49. Герасимова Л.И. Усиленная холод-индуцированная вазоконстрикция как

донозологический признак при адаптации к условиям севера // Ученые записки

125

Петрозаводского государственного университета. Серия: Естественные и техни-

ческие науки. – 2008. – №4 (96). – С. 69–71.

50. Гигиенические проблемы сохранения здоровья населения в экстремальных

условиях Севера / А.И. Потапов, А.В. Истомин, Т.С. Шушкова, Б.В. Устюшин,

Т.В. Юдина, В.Г. Маймулов, Б.М. Раенгулов, А.Н. Шагдарова // Вестник Россий-

ской РАМН. – 2005. – №3. – С. 19–23.

51. Голованова Е.Д. Системный анализ факторов риска, биологических ритмов

и ремоделирования сосудов в онтогенезе у мужчин с сердечно-сосудистыми забо-

леваниями: Дис. … докт. мед. наук. – Смоленск. – 2009. – 266 с.

52. Горанский А.И. Осмо- и ионорегулирующая функция почек в условиях се-

зонного колебания освещенности на европейском севере / А.И. Горанский, И.А.

Виноградова // Световой режим, старение и рак. Сборник научных трудов II Рос-

сийского симпозиума с международным участием (Петрозаводск, 17-19 октября

2013 года). – Петрозаводск: ПетроПресс. – 2013. – С. 46–54.

53. ГОСТ Р 50258-92 Комбикорма полнорационные для лабораторных живот-

ных. Технические условия. – Введ. 1994-01-01. – М.: Издательство стандартов. –

1992. – 8 с.

54. Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Ка-

релия в 2010 году / Министерствово по природопользованию и экологии Респуб-

лики Карелия; редакционная коллегия: А.Н. Громцев (главный редактор), Ш.Ш.

Байбусинов, О.Л. Кузнецов, Т.Б. Ильмаст. – Петрозаводск: ИП Андреев П.Н. –

2011. – 292 с.

55. Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Ка-

релия в 2011 году / Министерство по природопользованию и экологии республики

Карелия; редакционная коллегия: А.М. Громцев (главный редактор), Ш.Ш. Бай-

бусинов, О.Л. Кузнецов, Т.Б. Ильмаст. – Петрозаводск: ИП Андреев П.Н. – 2012. –

294 с.

56. Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Ка-

релия в 2012 году / Министерство по природопользованию и экологии республики

Карелия; редакционная коллегия: А.М. Громцев (главный редактор), Ш.Ш. Бай-

126

бусинов, О.Л. Кузнецов, Т.Б. Ильмаст. – Петрозаводск: ИП Андреев П.Н. – 2013. –

294 с.

57. Гудков А.Б. Эколого-физиологическая характеристика климатических фак-

торов Севера / А.Б. Гудков, О.Н. Попова, Н.Б. Лукманова // Экология человека. –

2012. – №1. – С. 12–17.

58. Демин Д.Б. Функциональное становление эндокринной системы у детей и

подростков, проживающих на различных географических широтах европейского

Севера России // Автореф. дис. … канд. биол. наук. – Архангельск. – 2006. – 19 с.

59. Диагностика старения с использованием компьютерной системы «Диагно-

стика старения биовозраста» / В.И. Донцов, В.Н. Крутько, А.А. Подколзин, С.И.

Розенблит, Т.М. Смирнова // Ежедневник национального геронтологического

центра. – 2002. – №5. – С. 13–34.

60. Диагностика старения. Сообщение 1. Возрастная динамика корреляционных

моделей биологического возраста / В.Н. Крутько, Т.Н. Смирнова, В.И. Донцов,

С.Е. Борисов // Физиология человека. – 2001. – Т. 27. – №6. – С. 88–94.

61. Диагностика старения. Сообщение 2. Возрастная динамика корреляционных

связей биологических маркеров / В.Н. Крутько, Т.Н. Смирнова, В.И. Донцов, С.Е.

Борисов // Физиология человека. – 2002. – Т. 28. – №1. – С. 95–100.

62. Дильман В.М. Четыре модели медицины – Л.: Изд-во Наука. – 1987. – 288 с.

63. Дискомфортность окружающей среды для жизнедеятельности населения и

районирование территорий России / В.И. Хаснулин, А.К. Собакин, П.В. Хасну-

лин, Е.Р. Бойко // Экология человека. − 2004. − №6. − С. 43–47.

64. Доршакова Н.В. Качество окружающей среды республики Карелия и забо-

леваемость населения бронхо-легочной патологией // Фундаментальные исследо-

вания. – 2004. – №6. – С. 81–81.

65. Дударев А.А. Профессиональная заболеваемость и производственный трав-

матизм в России / А.А. Дударев, Л.В. Талыкова // Биосфера. – 2012. – Т. 4. – №3.

С. 343–363.

66. Зайцев В.М. Прикладная медицинская статистика / В.М. Зайцев, В.Г.

Лифляндский, В.И. Маринкин – СПб. – 2006. – 432 с.

127

67. Заморский И.И. Функциональная организация фотопериодичной системы

головного мозга / И.И. Заморский, В.П. Пишак // Успехи физиологических наук. –

2003. – Т. 34. – №4. – С. 37–53.

68. Ивантер Э.В. Введение в количественную биологию / Э.В. Ивантер, А.В.

Коросов. – Петрозаводск: ПетрГУ. – 2003. – 304 с.

69. Ивантер Э.В. К изучению размножения и экологической структуры

популяции темной полевки (Microtus agrestis L.) в Карелии / Э.В. Ивантер, И.А.

Леонтьев // Труды Карельского научного центра РАН. – 2013. – №6. – С. 116–125.

70. Кабак Я.М. Практикум по эндокринологии. Основные методики

экспериментально-эндокринологических исследований. – М.: Изд. МГУ. – 1968. –

153 с.

71. Коваленко Р.И. Эпифиз в системе нейроэндокринной регуляции // Основы

нейроэндокринологии / Под ред. В.Г. Шаляпиной и П.Д. Шабанова. – СПб.: Элби-

СПб. – 2005. – С. 337–365.

72. Колб В.Г. Справочник по клинической химии / В.Г. Колб, В.С.

Камышников. – Минск. – 1982. – С. 258–268.

73. Количественная оценка показателей смертности, старения, продолжитель-

ности жизни и биологического возраста / А.А. Подколзин, В.Н. Крутько, В.Н.

Донцов, А.М. Большаков, Т.М. Смирнова, С.Е. Борисов, А.Г. Мергеладзе – М.,

2001. – 56 с.

74. Комплексная оценка влияния условий Севера на обмен веществ, физиоло-

гическое и психоэмоциональное состояние человека / Т.И. Кочан, В.Д. Шадрина,

Н.Н. Потолицына, Т.В. Есева, О.А. Кеткина, Н.С. Бубнова // Физиология челове-

ка. – 2008.– Т. 34. – №3. – С. 106–113.

75. Коркушко О.В. Пинеальная железа: пути коррекции при старении / О.В.

Коркушко, В.Х. Хавинсон, В.Б. Шатило. – СПб.: Наука. – 2006. – 204 с.

76. Кочан Т.И. Закономерности изменения показателей углеводного обмена в

организме человека в зависимости от природных факторов Севера // Экология че-

ловека. – 2006. – №10. – С. 3–7.

128

77. Краснова Т.Б. Экологический мониторинг йододефицита в самарской об-

ласти и результаты йодопрофилактики / Т.Б. Краснова, Г.С. Розенберг // Самар-

ская Лука: проблемы регион. и глоб. экологии. – 2009. –Т. 18. – №1. – С. 143–150.

78. Крутько В.Н. Методологические подходы к количественной диагностике

старения человека / В.Н. Крутько, В.И. Донцов // Вестник Восстановительной ме-

дицины. – 2011. – №6. – С. 55–59.

79. Крутько В.Н. Теория, методы и алгоритмы диагностики старения / В.Н.

Крутько, В.И. Донцов, Т.Н. Смирнова // Информатика здоровья и долголетия. – Т.

13. – 2005. – С. 105–143.

80. Кубасов Р.В. Цирканнуальная биоритмика гормональных показателей щи-

товидной и половых желез // Экология человека. – 2008. – №2. – С. 26–29.

81. Лабунец И.Ф. Влияние пептидных факторов эпифиза на возрастные измене-

ния цирканнуальных ритмов функционального состояния тимуса, иммунной сис-

темы и коры надпочечников у животных / И.Ф. Лабунец, Г.М. Бутенко // Иммуно-

логия. – 2007. – Т. 28. – №3. – С. 183–186.

82. Лабунец И.Ф. Эпифиз и ритмы функций иммунной системы при старении. –

М.: LAP LAMBERT Academic Publishing. – 2012. – 133 с.

83. Лакин Г.Ф. Биометрия. – М.: Высшая школа. – 1990. – 352 с.

84. Линькова Н.С. Пептидергическая регуляция экспрессии сигнальных моле-

кул в пинеальной железе и тимусе при старении: Дис. … д.м.н.. – Санкт-

Петербург. – 2014. – 283 с.

85. Логинова Т.П. Вегетативные изменения у человека на Севере в различные

сезоны года // Дис. … канд. биол. наук. – Архангельск. – 2006. – 141 с.

86. Лотош Т.А. Влияние постоянного освещения на биомаркеры старения и

продолжительность жизни у крыс-самцов / Т.А. Лотош, В.Д. Юнаш, И.А. Вино-

градова // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Се-

рия: Естественные и технические науки. – 2011. – №4 (117). – С. 43–48.

87. Лотош Т.А. Влияние постоянного освещения на показатели биологического

возраста, продолжительность жизни и спонтанный онкогенез у крыс // Дис. …

канд. мед. наук. – Санкт-Петербург. – 2012. – 160 с.

129

88. Макаров В.Г. Справочник. Физиологические, биохимические и

биометрические показатели нормы экспериментальных животных / В.Г. Макаров,

М.Н. Макарова. – ООО «Издательство «ЛЕМА». – СПб. – 2013. – 116 с.

89. Манских В.Н. Старение и респираторные инфекции у лабораторных живот-

ных. Успехи геронтологии. – 2014. – Т. 27. – №3. – С. 425-431.

90. Математические основания геронтологии / В.Н. Крутько, М.Б. Славин, Т.М.

Смирнова. – Изд-во: «Едиториал УРСС». – 2002. – 384 с.

91. Махинько В.И. Константы роста и функциональные периоды развития в по-

стнатальной жизни белых крыс // Эволюция темпов индивидуального развития

животных / В.И. Махинько, В.Н. Никитин. – М.: Наука. – 1977. – С. 249–266.

92. Мелатонин – молекулярный маркер опухолевых и нейродегенеративных за-

болеваний / И.М. Кветной, Т.В. Кветная, Н.Т. Райхлин, В.Х. Хейфец, Х. Эрнан-

дес-Яго, В.О. Полякова, А.В. Трофимов, Х.Р. Блес // Молекулярная медицина. –

2005. – №1. – С. 25–32.

93. Мендель В.Э. Мелатонин: роль в организме и терапевтические возможно-

сти. Опыт применения препарата Мелаксен в Российской медицинской практике /

В.Э. Мендель, О.И. Мендель // Русский медицинский журнал. – 2010. – Т. 18. –

№6. – С. 336–341.

94. Методические подходы к изучению функции почек в эксперименте на жи-

вотных / В.М. Брюханов, Я.Ф. Зверев, В.В. Лампатов, А.Ю. Жариков // Нефроло-

гия. – 2009. – Т. 13. – №3. – С. 52–62.

95. Молчанов А.Ю. Молекулярная генетика и биохимия мелатонина // Мелато-

нин: перспективы применения в клинике / Под ред. проф. С.И. Рапопорта. – М.:

ИМА-ПРЕС. – 2012. – 176 с.

96. Назарова Г.Г. Влияние сезонных, онтогенетических и генетических факто-

ров на продолжительность жизни самцов водной полевки (Arvicola terrestris) //

Зоологический журнал. – 2011. – Т. 90. – №8. – С. 998–1004.

97. Назарова Г.Г. Содержание белка в моче самок и самцов водной полевки

(Arvicola amphibious) в период весеннего роста и полового созревания / Г.Г. Наза-

130

рова, Л.П. Проскурняк // Журнал эволюционной биохимии и физиологии. – 2012.

– Т. 48. – №6. – С. 584–587.

98. Нарушение гипоталамической регуляции репродуктивной функции при

воздействии нейротоксических соединений и мелатонина / А.В. Арутюнян, М.Г.

Степанов, Г.О. Керкешко, Э.К. Айламазян // Журнал акушерства и женских бо-

лезней. – 2003. – Т. LII. – №2. – С. 77–85.

99. Неретина С.С. Смерть как условие бессмертия // Человек. – 2002. – №4. – С.

48–62.

100. Об утверждении Правил лабораторной практики: приказ Министерства

здравоохранения и социального развития Российской Федерации от 23 августа

2010 г. № 708н: Зарегистрирован в Минюсте РФ 13.10.2010 №18713 // Российская

газета. – №240 – 2010. – 10 с.

101. Обухова Л.К. Академик Н.М. Эмануэль о природе старения и возможности

продления жизни / Л.К. Обухова, Д.М. Измайлова, А.С. Соловьева // Клиническая

геронтология. – 2006. – Т. 12. – №3. – С. 3–14.

102. Определение биологического возраста человека методом В.П. Войтенко:

Учебное пособие для самостоятельной работы студентов медиков и психологов /

составитель Л.Д. Маркина. – Владивосток. – 2001. – 29 с.

103. Особенности умственной и физической работоспособности лиц зрелого

возраста // Л.М. Белозерова, Н.В. Соломатина. – Пермь. – 2008. –159 с.

104. Панин Л.Е. Гомеостаз и проблемы приполярной медицины (методологиче-

ские аспекты адаптации) // Бюл. СО РАМН. – 2010. – Т. 3. – №3. – С. 6–11.

105. Панин Л.Е. Энергетические аспекты адаптации / Л.Е. Панин. – Л.: Медици-

на. – 1978. – 190 с.

106. Патология человека на Севере / А.П. Авцын, А.А. Жаворонков, А.Г. Мара-

чев, А.П. Милованов. – М.: Медицина. – 1985. – 416 с.

107. Плакуев А.Н. Современные концепции старения и оценка биологического

возраста человека / А.Н. Плакуев, М.Ю. Юрьева, Ю.Ю. Юрьев // Экология чело-

века. – 2011. – №4. – С. 17–25.

131

108. Подходы к районированию территории России по условиям дискомфортно-

сти окружающей среды для жизнедеятельности населения / В.И. Хаснулин, А.К.

Собакин, П.В. Хаснулин, Е.Р. Бойко // Бюллетень СО РАМН. – 2005. – Т. 117. –

№3. – С. 106–111.

109. Потапов А.И. Физиолого-гигиенические проблемы оптимизации условий

жизнедеятельности человека на Севере / А.И. Потапов, Б.В. Устюшин, Г.Г. Яст-

ребов // Медицина труда и пром. экология. – 1996. – №6. – С. 1–4.

110. Прохорова Э.М. Биологические ритмы и здоровья научный журнал // Сер-

вис plus. – 2010. – №3. – С. 20–26.

111. Пучкова Е.И. Показатели биологического возраста и ускоренное старение у

ликвидаторов последствий радиационных аварий / Е.И. Пучкова, Н.В. Алишев //

Успехи геронтологии. – 2011. – Т. 24. – №1. – С. 99–104.

112. Разработка методических подходов к изучению влияния фактора сезонности

на репродуктивную функцию крыс в экспериментальных исследованиях при али-

ментарных воздействиях / Н.Т. Утембаева, В.А. Пашорина, К.Е. Селяскин, Н.В.

Тышко // Вопросы питания. – 2009. – Т. 78. – №1. – С. 43–19.

113. Рак желудка и сезонность рождения (по данным Национального канцерре-

гистра Украины) / А.М. Вайсерман, З.П. Федоренко, Е.Л. Горох, А.Ю. Рыжов,

Н.М. Кошель, Л.В. Мехова, В.А. Савинова, П.Е. Григорьев, В.П. Войтенко // Он-

кология. – 2011. – Т. 13. – №1. С. 33–36.

114. Роль биологически активных веществ эпифиза в регуляции циркадианного

ритма пролиферации эпителия пищевода / С.М. Слесарев, В.И. Арав, Е.В. Слеса-

рева, В.В. Шестаков, А.В. Снежкина, А.С. Салманская // Ульяновский медико -

биологический журнал.– 2011. – № 1. – С. 121–125.

115. Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в

биомедицинских исследованиях / Под ред. Н.Н. Каркищенко, С.В. Грачева. − М.:

Профиль. – 2010. – 358 с.

116. Световой десинхроноз и риск злокачественных новообразований у

лабораторных животных: состояние проблемы / В.Н. Анисимов, И.А.

132

Виноградова, А.В. Букалев, И.Г. Попович, М.А. Забежинский, А.В. Панченко,

М.Л. Тындык, М.Н. Юрова // Вопросы онкол. – 2014. – Т. 60. – №2. – С. 15–27.

117. Световой десинхроноз и риск злокачественных новообразований у

человека: состояние проблемы / В.Н. Анисимов, И.А. Виноградова, А.В. Букалев,

М.Ф. Борисенков, И.Г. Попович, М.А. Забежинский, А.В. Панченко, М.Л.

Тындык, М.Н. Юрова // Вопросы онкологии. – 2013. – Т. 59. – №3. – С. 302–313.

118. Севостьянова Е.В. Особенности липидного и углеводного метаболизма

человека на севере // Бюл. сибир. медицины. – 2013. – Т. 12. – №1. – С. 93–100.

119. Сидоров П.И. Экология человека на европейском Севере России / П.И. Си-

доров, А.Б. Гудков // Экология человека. – 2004. – №6. – С. 15–21.

120. Современные взгляды на возможности оценки биологического возраста в

клинической практике / Н.М. Позднякова, К.И. Прощаев, А.Н. Ильницкий, Т.В.

Павлова, В.В. Башук // Фундаментальные исследования. – 2011. – №2. – С. 17–22.

121. Современные взгляды на возможности оценки биологического возраста в

клинической практике / Н.М. Позднякова, К.И. Прощаев, А.Н. Ильницкий, Т.В.

Павлова, В.В. Башук // Фундаментальные исследования. – 2011. – №2. – С. 17–22.

122. Соловьева А.С. Экспериментальный анализ динамики старения лаборатор-

ных мышей: Дис. … докт. биол. наук. – Москва. – 2003. – 152 с.

123. Способ определения биологического возраста человека / С.Г. Абрамович,

И.М. Михалевич, А.В. Щербакова, Н.А. Холмогоров, Е.М. Ларионова, Е.О. Коро-

вина, Е.В. Бархатова // Сибирский медицинский журнал. – 2008. – №1. – С. 46–48.

124. Структура заболеваемости детей Крайнего Севера / О.Н. Иванова, И.В. По-

пова, С.Я. Яковлева, Л.Е. Аргунова // Наука и образов. – 2011. – №2. – С. 111–113.

125. Типисова Е.В. Реактивность и компенсаторные реакции эндокринной сис-

темы у мужчин населения Европейского Севера. – Екатеринбург: УрО РАН. –

2009. – 202 с.

126. Фролькис В.В. Старение и увеличение продолжительности жизни. – Л.:

Наука. – 1988. – 239 с.

127. Фукуяма Ф. Социальные последствия биотехнологических новаций // Чело-

век. – 2008. – №2. – С. 80–88.

133

128. Хавинсон В. Х. Морфофункциональные и молекулярные основы старения

эпифиза / В.Х. Хавинсон, Н.С. Линькова // Физиология человека. – 2012. – Т. 38. –

№1. – С. 119–127.

129. Хавинсон В.Х. Пептидные регуляторы и старение / В.Х. Хавинсон, В.Н.

Анисимов. – СПб.: Наука. – 2003. – 223 с.

130. Хаснулин В.И. Введение в полярную медицину. − Новосибирск. − СО

РАМН. − 1998. − 320 с.

131. Хаснулин В.И. Этнопсихофизиологические механизмы выживания корен-

ных жителей Севера в экстремальных климатогеографических условиях / В.И.

Хаснулин, А.В. Хаснулина // Проблемы здравоохранения и социального развития

Арктической зоны России. – М.: Paulsen. – 2011. – С. 254–267.

132. Хельсинкская Декларация Всемирной Медицинской Ассоциации:

рекомендации для врачей по проведению биомедицинских исследований на

людях. – Хельсинки. − 1964, дополнения 1975, 1983, 1996, 2000.

133. Хильдебрандт Г. Хронобиология и хрономедицина / Г. Хильдебрандт, М.

Мозер, М. Лехофер. – М.: Арнебия. – 2006. – 144 с.

134. Чередование поколений и продолжительность жизни грызунов / С.С.

Шварц, В.Г. Ищенко, Н.А. Овчинникова, В.Г. Оленев, А.В. Покровский, О.А.

Пястолова // Журн. общей биологии. – 1964. – Т. 25. – №6. – С. 417–433.

135. Чечеткина И.И. Особенности процессов старения трудоспособного населе-

ния на Севере // Автореф. дис. … канд. мед. наук. – Новосибирск. – 2007. – 26 с.

136. Шапошникова В.И. Хронобиологические аспекты геронтологии // Успехи

геронтол. – 2008. – Т. 21. – №1. – С. 14–26.

137. Шляфер С.И. Современная демографическая ситуация по старению населе-

ния России // ГлавВрач. – 2013. – №1. – С. 39–46.

138. Этическая экспертиза биомедицинских исследований. Практические реко-

мендации / Под ред. Ю.Б. Белоусова. – М.: Изд-во Российское общество клиниче-

ских исследований. − 2005. − 156 с.

139. Adam C.L. Appetite regulation and seasonality: implications for obesity / C.L.

Adam, J.G. Mercer // Proc. Nutr. Soc. – 2004. – V. 63. – P. 413–419.

134

140. Adaptive dimensions of health research among indigenous Siberians / J.J. Snod-

grass, M.V. Sorensen, L.A. Tarskaia, W.R. Leonard // Am. J. Hum. Biol. – 2007. – V.

19. – №2. – P. 165–180.

141. An infectious etiology for childhood brain tumors? Evidence from space-time

clustering and seasonality analyses / R.J.Q. McNally, D.P. Cairns, O.B. Eden, F. E. Al-

exander, G.M. Taylor, A.M. Kelsey, J.M. Birch // Br. J. Cancer. – 2002. – V. 86. – №7.

P. 1070–1077.

142. Anisimov V.N. Light pollution, reproductive function and cancer risk // Neuroen-

docrinology Letters. – 2006. – V. 27. – №1–2. – P. 35–52.

143. Anisimov V.N. Premature aging prevention // Curr. Drug Res. – 2006а. – V. 7. –

P. 1485–1504.

144. Anisimov V.N. The role of pineal gland in breast cancer development // Critical

Reviews in Oncology Hematology. – 2003. – V. 46. – P. 221–234.

145. Anisimov V.N., Popovich I.G., Zabezhinski M.A, Anisimov S.V., Vesnushkin

G.M., Vinogradova I.A. Melatonin as antioxidant, geroprotector and anticarcinogen //

Biochimica and Biophysica Acta. – V. 1757. – 2006. – P. 573–589.

146. Arav V.I. Progress in Circadian Rhythm Research / V.I. Arav, E.V. Slesareva,

S.M. Slesarev. – Nova Science Publishers. – 2008. – 367 р.

147. Arendt J. Melatonin and human rhythms // Chronobiol. Intern. – 2006. – V. 23. –

№1-2. – P. 21-37.

148. Arendt J. Melatonin as a chronobiotic / J. Arendt, D.J. Skene // Sleep Med Rev. –

2005. – №9. – P. 25–39.

149. Arendt J. Melatonin: characteristics, concerns, and prospects // J. Biol. Rhythms.

– 2005. – V. 20. – P. 291–303.

150. Arking R. Biomarkers of age and aging // Experimental Gerontology. – 1998. –

V. 32. – P. 87–94.

151. Bella G. Melatonin Anticancer Effects: Review / G. Bella, L. Gualano, F. Mascia

// International Journal of Molecular Sciences. – 2013. – №14. – P. 2410–2430.

135

152. Bilbo S.D. Short day lengths augment stress-induced leukocyte / S.D. Bilbo, F.S.

Dhabhar, K. Viswanathan, A. Saul, S.M. Yellon, R.J. Nelson // PNAS. – 2002. – V. 99.

– №6. – P. 4067–4072.

153. Biomarkers of Aging: From Primitive Organisms to Humans / R.N. Butler, R.

Sprott, H. Warner, J. Bland, R. Feuers,M. Forster, H. Fillit, S.M. Harman, M. Hewitt,

M. Hyman, K. Johnson, E. Kligman, G. McClearn, J. Nelson, A. Richardson, W.

Sonntag, R. Weindruch, N. Wolf // Journal of Gerontology: Biological Sciences. –

2004. – V. 59. – №6. – P. 560–567.

154. Bishnupuri K.S. Impact of photoperiodic exposures during late gestation and lac-

tation periods on the pineal and reproductive physiology of the Indian palm squirrel,

Funambulus pennanti / K.S. Bishnupuri, C. Haldar // J. Reprod. Fertility. – 2000. – V.

118. – P. 295–301.

155. Blagosklonny M.V. Impact papers on aging in 2009 / M.V. Blagosklonny, J.

Campisi, D.A. Sinclair // Aging. – 2010. – V. 2. – №3. – P. 111–121.

156. Bubenik G.A. Melatonin and aging: prospects for human treatment / G.A.

Bubenik, S.J. Konturek // Journal of physiology and pharmacology. – 2011. – V. 62. –

№1. – P. 13–19.

157. Bullough J.D. Of mice and women: Light as a circadian stimulus in breast cancer

research / J.D. Bullough, M.S. Rea, M.G. Figueiro // Cancer Causes Control. – 2006. –

V. 17. – P. 375–383.

158. Circadian clocks: neural and peripheral pacemakers that impact upon the cell d i-

vision cycle / A.K. Reddy, G.K.Y. Wong, J. O'Neill, M.H. Hastings // Mutat Res. –

2005. – №574. – P. 76–91.

159. Circadian disruption induced by light-at-night accelerates aging and promotes

tumorigenesis in rats / I.A. Vinogradova, V.N. Anisimov, A.V. Bukalev, A.V.

Semenchenko, M.A. Zabezhinski // Aging. – 2009. – V. 1. – №10. – P.855–865.

160. Circadian disruption induced by light-at-night accelerates aging and promotes

tumorigenesis in young but not in old rats / I.A. Vinogradova, V.N. Anisimov, A.V.

Bukalev, V.A. Ilyukha, E.A. Khizhkin, T.A. Lotosh, A.V. Semenchenko, M.A.

Zabezhinski // Againg. – 2010 – V. 2. – №2 – P. 82−92.

136

161. Circadian timing of food intake contributes to weight Gain / D.М. Arble, J. Bass,

A.D. Laposky, M.H. Vitaterna, F.W. Turek // NIH Public Access Author Manuscript. –

2009. – №97 (1). – Р. 135−140.

162. Circannual concentrations of melatonin, gonadotrophins, prolactin and gonadal

steroids in males in a geographical area with a large annual variation in daylight / H.

Martikainen, J. Tapanainen, O. Vakkuri, J. Leppaluoto, I. Huhtaniemi // Acta.

Endocrinol. – 1985. – V. 109. – P. 446–450.

163. Climatic influences on basal metabolic rates among circumpolar populations /

W.R. Leonard, M.V. Sorensen, V.A. Galloway, G.J. Spencer, M.J. Mosher, L. Osipova,

V.A. Spitsyn // Am. J. Hum. Biol. – 2002. – V. 14. – №5. – P. 609–620.

164. Diurnal and ultradian dynamics of serum adiponectin in healthy men: comparison

with leptin, circulating soluble leptin receptor, and cortisol patterns / A. Gavrila, C.K.

Peng, J.L. Chan, J.E. Mietus, A.L. Goldberger, C.S. Mantzoros // J. Clin. Endocrinol.

Metab. – 2003. – №88. – P. 2838–2843.

165. Doblhammer G. Lifespan depends on month of birth / G. Doblhammer, J.W.

Vaupel // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2001. – V. 27. – №98 (5). – P. 2934–2939.

166. Dudarev A.A. Occupational diseases in Murmansk Oblast: 1980-2010 // A.A.

Dudarev, L.V. Talykova, J.O. Odland // J. Circum. Health. – 2013. – V. 72. – P. 1–6.

167. Dudarev A.A. Occupational health and health care in Russia and Russian Arctic:

1980–2010 / A.A. Dudarev, J.O. Odland // J. Circum. Health. – 2013. – V. 72. – P. 1–7.

168. Duffy J.F., Wright K.P. Entrainment of the Human Circadian System by Light //

Journal of biological rhythms. – 2005. – V. 20. – №4. – P. 326–338.

169. Edmonds K.E. Effects of Prenatal and Postnatal Photoperiods and of the Pineal

Gland on Early Testicular Development in the Marsh Rice Rat (Oryszomys palustris) /

K.E. Edmonds, M.H. Stetson // Biology of reproduction. – 1995. – V. 52. – P. 989–996.

170. Effect of exposure to light-at-night on life span and spontaneous carcinogenesis

in female CBA mice / V.N. Anisimov, D.A. Baturin, I.G. Popovich, M.A. Zabezhinski,

K.G. Manton, A.V. Semenchenko, A.I. Yashin // International Journal of Cancer. –

2004. – V. 111. – P. 475–479.

137

171. Effect of phase delay lighting rotation schedule on daily expression of per2,

bmal1, rev-erba, ppara, and pdk4 genes in the heart and liver of Wistar rats / K.

Szantoova, M. Zeman, А. Vesela, I. Herichova // Molecular and Cellular Biochemistry.

– 2011. – №348. – P. 53–60.

172. Effect of shift worc on body mass index: result of study performed in 319

glucosetollerant men in a Southern Italian industry / L. Di Lorenzo, G.De. Pergola, C.

Zocchetti, N.L. Abbate, A. Basso, N. Pannacciulli, M. Cignarelli, R. Giorgino, L. Soleo

// Int. J. Obes. Relat. Metab. Disord. – 2003. – V. 27. – P. 1353–1358.

173. Effects of season of birth on reproduction in contemporary humans: Brief com-

munication / S. Huber, M. Fieder, B. Wallner, K. Iber, G. Moser // Human Reproduc-

tion. – 2004. – V. 19. – №2. – P. 445–447.

174. Efird J.T. A method to model season of birth as a surrogate environmental risk

factor for disease / J.T. Efird, S.S. Nielsen // Int. J. Environ. Res. Public Health. – 2008.

– №5 (1). – P. 49–53.

175. Erren T.C. Does winter darkness in the Artic protect against cancer? The melato-

nin hypothesis revisited / T.C. Erren, C. Piekarski // Medical Hypotheses. – 1999. – V.

53. – P. 1–5.

176. Erren T.C. Light, timing of biological rhythms, and chronodisruption in man /

T.C. Erren, R.J. Reiter, C. Piekarski // Naturwissens. – 2003. – №90. – P. 485–494.

177. Exposure to light-at-night increases the growth of DMBA-induced mammary ad-

enocarcinomas in rats / S. Cos, D. Mediavilla, C. Martinez-Campa, A. Gonzalez, C.

Alonso-Gonzalez, E.J. Sanchez-Barcelo // Cancer Letters. – 2006. – №235. – 266–271.

178. Ferguson S.A. A review of seasonal/circannual effects of laboratory rodent be-

havior / S.A. Ferguson, K.L. Maier. // Physiology and Behavior – 2013. – Jul 2. –

№119. – P. 130–136.

179. Finkelstein M. On engineering reliability concepts and biological age // MPIDR

Working paper. – 2006. – August. – P. 1–12.

180. Fonken L.K. Light at night increases body mass by shifting the time of food in-

take / L.K. Fonken, J.L. Workman, J.C. Walton // Proceed. of the National Academy of

Sciences of the United States of America. – 2010. – V. 107. – №43. – Р. 18664−18669.

138

181. Froy O. Circadian rhythms, aging, and life span in mammals // Physiology. –

2011. – №26. – P. 225–235.

182. Froy O. Effect of feeding regimens on circadian rhythms: Implications for aging

and longevity / O. Froy, R. Miskin // AGING. – 2010. – V. 2. – №1. P. 7–27.

183. Fu L. The circadian clock: pacemaker and tumor suppressor / L. Fu, C.C. Lee //

Nature Rev. Cancer. – 2003. – V. 3. – P. 350–361.

184. Gavrilov L.A. Season of Birth and Exceptional Longevity: Comparative Study of

American Centenarians, Their Siblings, and Spouses / L.A. Gavrilov, N.S. Gavrilova //

Journal of Aging Research. – 2011. – Article ID 104616. – P. 1–11.

185. Goldman B.D. Mammalian photoperiodic system: formal properties and neuroen-

docrine mechanisms of photoperiodic time measurement // J. Biol. Rhythms. – 2001. –

V. 16. – P. 283–301.

186. Gorman M.R. A plastic interval timer synchronizes pubertal development of

summer and fallborn hamsters // Am J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. – 2001. –

№ 281. – P. 1613–1623.

187. Haim A. Light pollution as a new risk factor for human breast and prostate can-

cers / A. Haim, B.A. Portnov. – Springer: Dordrecht. – 2013. – 168 p.

188. Hansen J. Risk of breast cancer after night- and shift work: current evidence and

ongoing studies in Denmark // Cancer Causes Control. – 2006. – V. 17. – P. 531–537.

189. Hassi J. Health-check questionnaire for subjects exposed to cold / J. Hassi, V.P.

Raatikka, M. Huurre // International journal Circumpolar Health. – 2003. – V. 62. – №4.

– P. 436–443.

190. Hau M. Effect of Polar Day on Plasma Profiles of Melatonin, Testosterone, and

Estradiol in High-Arctic Lapland Longspurs / M. Hau, L.M. Romero, J.D. Brawm, Hof

T.J // General and Comparative Endocrinology. – 2002. – №126. – p. 101–112.

191. Hoffman M.A. Living by the clock: The circadian pacemaker in older people /

M.A. Hoffman, D.F. Swaab // Ageing Res. Rev. – 2006. – V. 5. – P. 33–51.

192. Horton T.H. Growth and reproductive development of male Microtus montanus is

affected by the prenatal photoperiod // Biol. Reprod. – 1984. – №31.– P. 499–504.

139

193. Illnerova H. The circadian rhythm in plasma melatonin concentration of the ur-

banized man: the effect of summer and winter time / H. Illnerova, P. Zvolsky, J.

Vanecek // Brain Res. – 1985. – V. 328. – P. 186–189.

194. Intake of melatonin is associated with amelioration of physiological changes,

both metabolic and morphological pathologies associated with obesity: an animal model

/ R.H. Mahmoud, G.A. Omyma, F.H. Asmaa, A.A. Marwa // Int. J. Exp. Path. – 2007. –

V. 88. – P. 19–29.

195. Inverse seasonal relationship between melatonin and ovarian activity in humans

in a region with a strong seasonal contrast in luminosity / A. Kauppila, A. Kivela, A.

Pakarinen, O. Vakkuri // J. Clin. Endocrinol. Metab. – 1987. – V. 65. – P. 823–828.

196. Jagota A. The effect of curcumin on ethanol induced changes in suprachiasmatic

nucleus (SCN) and pineal / A. Jagota, M.Y. Reddy // Cell Mol. Neurobiol. – 2007. – V.

27. – №8. – P. 997–1006.

197. Johnsson A. Light, circadian and circannual rhythms // Solar Radiation and Hu-

man Health. – 2008. – №5. – P. 57–75.

198. Juszczak M., Michalska M. The effect of melatonin on prolactin, luteinizing hor-

mone (LH), and follicle-stimulating hormone (FSH) synthesis and secretion // Postepy

Hig Med Dosw. – 2006. – №60. – P. 431–438.

199. Kantermann Th. Is light-at-night a health risk factor or a health risk predictor? /

Th. Kantermann, T. Roenneberg // Chronobiology International. – 2006. – №26. – P.

1069–1074.

200. Karasek M. Melatonin in humans / M. Karasek, K. Winczyk // Journal of physi-

ology and pharmacology. – 2006. – V. 57. – №5. – P. 19–39.

201. Kerenyi N. Night shift work, light at night, and risk of breast cancer // J. Natl.

Cancer. Inst. – 2002. – V. 97. – P. 531–532.

202. Khazaeli A.A. The relationship between-life span and adult body size is highly

strain-specific in Drosophila melanogaste / A.A. Khazaeli, W.V. Voorhies, J.W.

Curtsinger // Exp. Gerontol. – 2005. – №40. – P. 377–385.

140

203. Knutsson A. Shiftwork, risk factors and cardiovascular disease: review of disease

mechanisms / A. Knutsson, H. Boggild // Rev. Environ. Health. – 2000. – V. 15. – P.

359–372.

204. Korf H.W. Mice, melatonin and the circadian system / H.W. Korf, C. von Gall //

Molecular and Cellular Endocrinology. – 2006. – №252. – P. 57–68.

205. Less exposure to daily ambient light in winter increases sensitivity of melatonin

to light suppression / S. Higuchi, Y. Motohashi, K. Ishibashi, T. Maeda // Chronobiol.

Int. – 2007. – V. 24. – P. 31–43.

206. Levine M.E. Diurnal and seasonal rhythms of melatonin, cortisol and testosterone

in interior Alaska / M.E. Levine, A.N. Milliron, L.K. Duffy // Arctic. Med. Res. – 1994.

– V. 53. – P. 25–34.

207. Light-at-night-induced circadian disruption, cancer and aging / V.N. Anisimov,

A.V. Panchenko, I.G. Popovich, M.A. Zabezhinski, I.A. Vinogradova // Current Aging

Science. – 2012. – V. 5. – №3. – С. 170–177.

208. Lincoln G.A. Melatonin entrainment of circannual rhythms // Chronobiology In-

ternational. – 2006. – V. 23. – №1–2. – Р. 301–306.

209. Lincoln G.A. Neuroendocrine regulation of seasonal gonadotrophin and prolactin

rhythms: lessons from the Soay ram model // Reproduction and Fertility. – 2002. – V.

59. – P. 131–147.

210. Macchi M.M. Human pineal physiology and functional significance of melatonin

/ M.M. Macchi, J.N. Bruce // Frontiers in Neuroendoc. – 2004. – V. 25. – P. 177–195.

211. Maternal Photoperiodic History Affects Offspring Development in Syrian Ham-

sters / A.K. Beery, M.J. Paul, D.M. Routman, I. Zucker // J. Biol. Rhythms. – 2008. –

V. 23. – P. 445–455.

212. Matthews C.D. Human plasma melatonin and urinary 6-sulphatoxy melatonin:

studies in natural annual photoperiod and in extended darkness / C.D. Matthews, M.V.

Guerin, X. Wang // Clin. Endocrinol. – 1991. – V. 35. – P. 21–27.

213. McIntyre H. A Seasonal variation in breast cancer / H. McIntyre, J. Blue, J. Har-

man // The new zealand Medical Journal. – 2002. – V. 115. – №1157. – P. 1–4.

141

214. Medulloblastoma and birth date: evaluation of 3 U.S. datasets / E.C. Halperin,

M.L. Miranda, D.M. Watson, S.L. George, M. Stanberry // Arch. Environ. Health. –

2004. – V. 59 – №1. – P. 26–30.

215. Miller R.A. Biomarkers of aging: prediction of longevity by using age-sensitive

T-cell subset determinations in a middle-aged, genetically heterogeneous mouse popula-

tion // Journals of gerontology. – 2001– №56 (4). – P. 180–186.

216. Month of Birth and Mortality in Sweden: A Nation-Wide Population-Based Co-

hort Study / P. Ueda, A.E. Bonamy, F. Granath, S. Cnattingius // Plos One. – 2013. – V.

8. – P. 1–7.

217. Navara K.J. The dark side of light at night: physiological, epidemiological, and

ecological consequences / K.J. Navara, R.J. Nelson // J. Pineal. Res. – 2007. – V. 43. –

P. 215–224.

218. Night-shift work and risk of colorectal cancer in the Nurses’ Health Study / E.S.

Schernhammer, F. Laden, F.E. Speizer, W.C. Willett, D.J. Hunter, I. Kawachi, C.S.

Fuchs, G.A. Colditz // J. Natl. Cancer Inst. – 2003. – V. 95. – P. 825–828.

219. Nyari T.A. Seasonality of birth and acute lymphoblastic leukemia / T.A. Nyari, P.

Kajtar, L. Parker // J. Perinat. Med. – 2006. – V. 34. – №6. – P. 507–508.

220. Obesity and metabolic syndrome in circadian clock mutant mice / F.W. Turek, C.

Joshu, A. Kohsaka, E. Lin, G. Ivanova, E. McDearmon, A. Laposky, S. Losee-Olson, A.

Easton, D.R. Jensen, R.H. Eckel, J.S. Takahashi, J. Bass // Science. – 2005. – V. 308. –

P. 1043–1045.

221. Painting, Firefighting, Shiftwork / IARC Monographs on the Evaluation of Car-

cinogenic Risks to Humans. // Lyon: IARC. – 2010. –V. 98. – 804 p.

222. Pandi–Perumal S.R., Cardinali D.P. Melatonin: Biological Basis of Its Function

in Health and Disease // Section of Sleep Medicine Division of Epilepsy and Clinical

Neurophysiology Department of Neurology SUNY Downstate Medical Center Brook-

lyn, New York, U.S.A., 2005. – 218 p.

223. Pasche A. Occupational health in the fish processing industry – an activity to im-

prove the work environment by preventing cold exposures // Barents. – 2001. – V. 4(1).

– P. 12–14.

142

224. Perinatal photoperiod organizes adult immune responses in Siberian hamsters

(Phodopus sungorus) / Z.M. Weil, L.M. Pyter, L.B. Martin, R.J. Nelson // Am. J.

Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. – 2006. – № 290. – Р. 1714–1719.

225. Prata Lima M.F. Effects of melatonin on the ovarian response to pinealectomy or

continuous ligh in female rats: similarity with polycystic ovary syndrome / M.F. Prata

Lima, E.C. Baracat, M.J. Simones // Brazil. J. Med. Biol. Res. – 2004. – V. 37. – P.

987–995.

226. Prolonged melatonin administration in 6-month-old Sprague-Dawley rats: meta-

bolic alterations / B. Bojkova, P. Orendas, L. Friedmanova, M. Kassayova, I. Datelinka,

E. Ahlersova, I. Ahlers // Acta Physiologica Hungarica. – 2008. – V. 95 (1). – P. 65–76.

227. Prunet-Marcassus B. Melatonin reduces body weight gain in Sprague Dawley rats

with diet-induced obesity / B. Prunet-Marcassus, M. Desbazeille, A. Bros // Endocri-

nology. – 2003. – V. 144. – №12. – P. 5347–52.

228. Rintamaki H. Human performance in cold // Barents. – 1998. – V. 1. – №3. – P.

84–85.

229. Risikko T. Assessment and management of cold risks in construction industry / T.

Risikko, T. Makinen, J. Hassi // Barents. – 2001. – V. 4(1). – P. 18–20.

230. Samaras T.T. Longevity, mortality and body weight / T.T. Samaras, L.H. Storms,

H. Elrick // Ageing Res. – 2002. – Rev. 1. – P. 673–691.

231. Santiago-Moreno J., Lopez-Sebastian A., Gonzalez-Bulnes A., Chemineau P.,

Seasonal changes in ovulatory activity, plasma prolactin, and melatonin concentrations,

in Mouflon (Ovis gmelini musimon) and Manchega (Ovis aries) ewes // Reprod. Nutr.

Dev. – 2000. – №40. – P. 421–430.

232. Schomeus C. Mechanisms regulating melatonin synthesis in the mammalian pin-

eal organ / C. Schomeus, H.W. Korf // Ann. N.Y. Acad. Sci. – 2005. – V. 1057. – P.

372–383.

233. Season of birth and diagnosis of children with leukemia: an analysis of over 15

000 UK cases occurring from 1953-95 / C.D. Higgins, I. Dos-Santos-Silva, C.A. Stiller,

A.J. Swerdlow // Br. J. Cancer. – 2001. – V. 84. – №3. – P. 406–412.

143

234. Season of birth and risk of brain tumors in adults / A.V. Brenner, M.S. Linet,

W.R. Shapiro, R.G. Selker, H.A. Fine, P.M. Black, P.D. Inskip // Neurology. – 2004. –

V. 63. – №2. – P. 276–281.

235. Seasonal changes in serum melatonin in women with previous breast cancer /

I.M. Holdaway, B.H. Mason, E.E. Gibbs, C. Rajasoorya, K.D. Hopkins // British Jour-

nal of Cancer. – 1991. – V. 64. – P. 149–153.

236. Seasonal cholesterol cycles: the lipid research clinics coronary primary preven-

tion trial placebo group / D.J. Gordon, D.C. Trost, J. Hyde, F.S. Whaley, P.J. Hannan,

D.R. Jacobs, L.G. Ekelund // Circulation. – 1986. – V. 76. – №6. – P. 1224–1231.

237. Sephton S. Circadian disruption in cancer: a neuroendocrine-immune pathway

from stress to disease? / S. Sephton, D. Spiegel // Brain Behav. Immun. – 2003. – V. 17.

– №5. – P. 321–328.

238. Spring snow lowers human melatonin / J. Leppaluoto, K. Sikkila, V.B. Meyer-

Rochow, J. Hassi // International Journal of Circumpolar Health. – 2004. – V. 63. –

Suppl. 2. – P. 161–163.

239. Statistical methods in cancer research / J.J. Gart, D. Krewski, P.N. Lee, R.E.

Tarone, J. Wahrendorf // IARC Sci. Publ. – 1986. – №79. – 219 p.

240. Steegmann A.T. Human cold adaptation: an unfinished agenda // Am. J. Hum.

Biol. – 2007. – V. 19. – №2. – P. 218–227.

241. Stevens R.G. Artificial lighting in the industrialized world: circadian disruption

and breast cancer // Cancer Causes Control. – 2006. – V. 17. – P. 501–507.

242. Stevens R.G. Circadian Disruption and Breast Cancer: From Melatonin to Clock

Genes // Epidemiology. – 2005. – V. 16. – №2. – P. 254–258.

243. Stevens R.G. Light-at-night, circadian disruption and breast cancer: assessment of

existing evidence // International J. of Epidemiology. – 2009. – V. 38. – P. 963–970.

244. Structural and functional evolution of the pineal melatonin system in vertebrates /

J. Falcon, L. Besseau, M. Fuentes, S. Sauzet, E. Magnanou, G. Boeuf // Ann. N.Y.

Acad. Sci. – 2009. –V. 63. – P. 101–111.

245. The basic physiology and pathophysiology of melatonin / B. Claustrat, J. Brun,

G. Chazot // Sleep Medicine Reviews. – 2005. – V. 9. – P. 11–24.

144

246. Thomas E.J. Recent results: Biomarkers of aging // Experimental Gerontology. –

2006. – №41. – P. 1243–1246.

247. Turusov V.S. Pathology of tumours in laboratory animals / V.S. Turusov, U.

Mohr // IARC Sci. Publ. – 1990. – №99. – 740 p.

248. Walton J.C. Influence of Photoperiod on Hormones, Behavior, and Immune

Function / J.C. Walton, Z.M. Weil, R.J. Nelson // Front. Neuroendocrinol. – 2011. –

№32 (3). – P. 303–319.

249. Weindruch R. Caloric intake and ageing / R. Weindruch, R.S. Sohal // The New

Engl. J. Med. – 1997. – V. 337. – P. 986–994.

250. Years of life lost due to obesity / K.R. Fontaine, D.T. Redden, C. Wang, A.O.

Westfall, D.B. Allison // JAMA. – 2003. – V. 289. – P. 229–230.