BACKGROUND: Circadian rhythms of body functions and processes are normally strictly coordinated with each other and environmental factors, which ensures optimal maintenance of the functioning of body organs and systems. However, no studies have assessed the circadian rhythms of hepatocyte organelles under experimental conditions.
AIM: To assess the daily dynamics of the cross-sectional area of rat hepatocyte mitochondria under conditions of dark deprivation, chronic alcohol intoxication, and their combination.
MATERIALS AND METHODS: The study analyzed 80 male and 80 female Wistar rats, divided into 4 groups of each sex: group 1 was kept under a fixed light regimen, group 2 under dark deprivation, group 3 in the same conditions as the control group but were subjected to chronic alcohol intoxication, and group 4 under dark deprivation and chronic alcohol intoxication. Liver samples, after fixation and wiring, were analyzed under a transmission electron microscope. Micromorphometric methods were used to assess the mitochondrial apparatus of hepatocytes.
RESULTS: In rat hepatocytes from the experimental groups of both sexes, the circadian rhythm of the cross-sectional area of the mitochondria with similar parameters was detected. Dark deprivation and chronic alcohol intoxication, acting both separately and together, resulted in the restructuring of mitochondrial size distribution, which was more pronounced in males.
CONCLUSION: The study indicates that the circadian rhythm of mitochondrial size is dependent on the lighting regimen and toxic effects of ethanol and its metabolites. The size ranges of the mitochondria in the hepatocytes of females, compared with those of males, are more resistant to the effects of dark deprivation and alcohol intoxication.
Обоснование. Циркадные ритмы функций и процессов в организме в норме строго согласованы между собой и с факторами внешней среды, что обеспечивает поддержание функционирования органов и систем на оптимальном уровне. В ранее проведённых исследованиях показано, что темновая депривация и хроническая алкогольная интоксикация, действуя как по отдельности, так и совместно, вызывают существенные нарушения в циркадном ритмостазе. Однако исследований, посвящённых изучению циркадных ритмов органоидов гепатоцитов в экспериментальных условиях, нами не обнаружено.
Цель исследования — изучение суточной динамики площади поперечного сечения митохондрий гепатоцитов у крыс обоего пола в условиях темновой депривации, хронической алкогольной интоксикации и совместного действия этих факторов.
Материалы и методы. Работа выполнена на 80 самцах и 80 самках крыс аутбредного стока Вистар в возрасте 6 мес, разделённых на 4 группы каждого пола: 1-я группа содержалась при фиксированном световом режиме; 2-я группа — в условиях темновой депривации 24 ч в сутки; 3-я группа — в тех же условиях, что и животные контрольной группы, но подвергалась хронической алкогольной интоксикации; 4-я группа — в условиях темновой депривации и хронической алкогольной интоксикации. Длительность эксперимента составляла 3 нед. Образцы печени после фиксации и проводки традиционными методами анализировали при помощи просвечивающего электронного микроскопа. Для оценки митохондриального аппарата гепатоцитов применяли микроморфометрические методы. Построение графиков и статистическую обработку результатов выполняли в программе GraphPad Prism v. 8.41. Хронобиологическую обработку результатов осуществляли с использованием программы CosinorEllipse2006-1.1.
Результаты. В гепатоцитах крыс экспериментальных групп обоего пола обнаружен циркадный ритм площади поперечного сечения митохондрий со сходными параметрами. Темновая депривация и хроническая алкогольная интоксикация, действуя как отдельно, так и совместно, вызывают перестройку циркадных ритмов размеров митохондрий, в большей степени выраженную у самцов.
Заключение. Проведённое исследование свидетельствует о том, что циркадный ритм размеров митохондрий оказывается зависим от режима освещения и токсического действия этанола и его метаболитов. Циркадный ритм размеров митохондрий гепатоцитов самок по сравнению с самцами более устойчив к действию темновой депривации и алкогольной интоксикации.