THE CHANGES OF THE INTERRELATIONS OF THE PINEAL GLAND AND THE ORGANS OF THE IMMUNE SYSTEM IN RATS IN RESPONSE TO MELATONIN ADMINISTRATION IN LIGHT REGIME DISTURBANCES

全文:

Освещение в ночное время - ситуация, с которой нередко приходится встречаться современному человеку (сменная работа, проживание в Заполярье в условиях полярного дня). Показано, что при круглосуточном освещении (КО) происходит подавление выработки мелатонина (МТ) шишковидной железой (ШЖ) [7], в пинеалоцитах начинается накопление гранул липофусцина, наступает ее инволюция (апоптоз клеток) [3]. Известно, что МТ обладает биоритмологическими, антиоксидантными [14], иммуномодулирующими свойствами [11]. Поэтому люди, подвергающиеся световому воздействию в ночное время суток, чаще страдают иммунодефицитными состояниями, онкологическими, аллергическими заболеваниями [8]. МТ используется для коррекции расстройств цикла сон-бодрствование при нарушениях светового режима. Однако сведения о влиянии МТ на состояние органов и клеток иммунной системы при изменении ритма чередования светлого и темного времени суток немногочисленны и противоречивы. В связи с этим возникает необходимость исследования взаимоотношений ШЖ и органов иммунной системы при введении МТ в условиях естественного чередования дня и ночи и КО в эксперименте. Цель настоящего исследования - изучить комплексную реакцию ШЖ и иммунокомпетентных органов в ответ на введение МТ при нарушении светового режима. Материал и методы. В работе были использованы самцы крыс линии Вистар в возрасте 4 мес, которые были разделены на 4 группы по 7 животных в каждой. Животных первых 2 групп содержали при естественном световом режиме (ЕО): крысам 1-й группы (ЕО+ИР) в течение 7 сут в 18.00 ч 1 раз в сутки подкожно вводили 0,4 мл изотонического раствора (ИР) - 0,9% раствора хлорида натрия, а крысам 2-й группы (ЕО+МТ) - 10 мг/кг МТ (Sigma, США), растворённого в 0,4 мл ИР. Животных других двух групп содержали 2 нед при КО: крысам 3-й группы (КО+ИР) с 8-х по 14-е сутки в 18.00 ч 1 раз в сутки подкожно вводили 0,4 мл ИР, а 4-й группы (КО+МТ) - 10 мг/кг МТ, растворённого в 0,4 мл ИР. На 15-е сутки крыс взвешивали и декапитировали под этаминаловым наркозом в утреннее время суток (с 10.00 до 12.00 ч). Исследовали лимфоидные органы (тимус и селезенку), ШЖ. Органы взвешивали и вычисляли их весовые индексы по формуле: масса органа (мг)/масса тела (г). Из тимуса и селезёнки готовили клеточную суспензию, в камере Горяева подсчитывали количество ядросодержащих клеток в ней и в крови. Среди клеток тимуса и селезёнки определяли абсолютное количество и относительное содержание субпопуляций лимфоцитов: Т-клеток (CD3+), незрелых клеток (CD4+8+), Т-хелперов/индукторов (CD4+8-), эффекторно/ киллерной субпопуляции Т-лимфоцитов (CD4-8+), регуляторных супрессорных лимфоцитов (CD4+25+), В-лимфоцитов (CD45RA+), антигенпредставляющих, дендритных клеток, моноцитов (CD11b/c) с помощью моноклональных антител, меченных флюоресцеин-изотиоцианатом и фикоэритрином (BD Pharmingen, США), на проточном цитофлюориметре FACSCalibur (Becton Dickinson, США). Выделенные ШЖ помещали в среду для замораживания NEG 50 (Termo Microm Scientific, Германия), после чего замораживали в жидком азоте. Срезы толщиной 10 мкм были приготовлены с помощью микротома-криостата HM 560 MV (Termo Microm Scientific, Германия), помещены на предметные стекла, обработанные поли-L-лизином (Biovitrum, Россия). ШЖ исследовали, измеряя интенсивность аутофлюоресценции криостатных срезов с помощью лазерного сканирующего конфокального микроскопа LSM510 Meta (Carl Zeiss, Германия) согласно методу, описанному нами ранее [5, 13] (рисунок). Все экспериментальные процедуры выполнены с соблюдением принципов гуманности, изложенных в директивах Европейского сообщества (86/609/ЕЕС) и Хельсинской декларации по защите позвоночных животных, используемых для лабораторных и иных целей. Эксперимент был проведен в зимнее время года. Для статистической обработки результатов использовали пакет прикладных программ для ПК «Statistica 7». Корреляционный анализ проводили с вычислением коэффициентов корреляции Спирмена. Результаты исследования. Корреляционный анализ показал, что в группе ЕО+ИР между параметрами органов иммунной системы и ШЖ существуют 4 корреляционных связи, причем с массой и индексом ШЖ коррелируют только масса селезенки и доля эффекторно-киллерной популяции клеток селезенки - CD4-8+ (табл. 1). В группе ЕО+МТ количество корреляционных связей увеличивается до 9 и появляются связи между массой и индексом ШЖ, а также клеточным составом тимуса (см. табл. 1). В группе КО+ИР между параметрами органов иммунной системы и ШЖ существуют только 2 положительные корреляционные связи: количество липофусцина в ШЖ коррелирует с долей Т-хелперов/индукторов (CD4+8-) селезёнки, масса ШЖ - с ее весовым индексом (см. табл. 1). После введения МТ количество корреляционных связей между параметрами органов иммунной системы и ШЖ возрастает до 6, появляются отрицательные связи между количеством липофусцина в ШЖ и численностью субпопуляций спленоцитов (см. табл. 1). Проведен корреляционный анализ клеточного состава и массы органов иммунной системы - тимуса и селезенки. При этом все полученные данные были разделены на 2 группы: 1) «внутриорганные» связи, определяемые между показателями одного и того же органа (тимуса или селезенки); 2) «межорганные» связи, определяемые между показателями разных органов. В группе ЕО+ИР имеются 12 положительных «внутриорганных» корреляционных связей и одна отрицательная. В этой же группе выявлены 4 «межорганные» связи, из них 3 - положительные и 1 - отрицательная. После введения МТ количество «внутриорганных» корреляционных связей возросло до 26. Количество «межорганных» связей увеличилось незначительно: в группе ЕО+ИР их было 4, а после введения МТ - стало 5 (табл. 2). В группе КО+ИР общее количество «внутриорганных» корреляционных связей незначительно отличается от такового в группе ЕО+ИР, однако меняются их знак и направленность. Количество межорганных корреляционных связей в группе КО+ИР возросло до 9 (табл. 3). В группе КО+МТ количество «внутриорганных» связей увеличилось до 28. Из них 11 положительных определяются между субпопуляциями клеток тимуса, 15 положительных - между субпопуляциями клеток селезенки и 2 отрицательные - между массой селезенки и ее клеточным составом. Количество межорганных корреляционных связей в группе КО+МТ снизилось до 2 (см. табл. 3). Обсуждение полученных данных. Для характеристики взаимосвязей между показателями мультипараметрических систем и оценки степени напряжённости внутри их и межсистемных взаимодействий применяется корреляционный анализ [2]. Мы использовали основные положения концепции «мобилей», рассматривающей иммунный и эндокринно-иммунный гомеостаз как сложную систему компонентов, работающую во взаимосвязи всех ее составляющих, в которой напряженность функционирования определяется количеством и силой связей между отдельными параметрами [2]. Ранее нами было установлено, что у крыс линии Вистар КО оказывает влияние на процессы центрального Т-лимфопоэза [5], изменяя характер и направленность связей между массой тимуса и численностью различных субпопуляций тимоцитов. Было выявлено также, что в этих условиях происходит увеличение количества корреляционных связей между субпопуляциями клеток тимуса и селезёнки, что может свидетельствовать о возросшей напряжённости [2] функционирования иммунной системы и дезадаптационных реакциях [1], сопровождающих нарушение циркадианных ритмов. МТ широко применяется для коррекции десинхронозов, вызванных нарушением светового режима, а также используется для иммунотерапии [4, 6]. В настоящем исследовании показано, что характер действия МТ на эпифизарно-иммунные и «внутрииммунные» взаимоотношения зависит от светового режима, при котором находились животные. Так, МТ при введении крысам в условиях ЕО повышает количество корреляционных связей между клеточным составом тимуса и весовыми параметрами (масса, весовой индекс) ШЖ, что может быть отражением усиления ее регуляторной роли в центральном Т-лимфопоэзе [10]. В случае введения МТ на фоне КО обращает на себя внимание появление отрицательных корреляционных связей между содержанием липофусцина в ШЖ и клеточным составом селезенки. Липофусцин в ШЖ является маркером повреждения ее клеток свободными радикалами, которые образуются вследствие снижения уровня эндогенных антиоксидантов, наиболее активным из которых является МТ [9, 12]. Именно блокада синтеза МТ и происходит при ночном освещении [7]. Введение экзогенного гормона, по-видимому, приводит к снижению активности процессов перекисного окисления, «очищению» пинеалоцитов от липофусцина и восстановлению их функций. Вполне вероятно, что при этом происходит усиление влияния ШЖ на периферический отдел иммунной системы за счет уменьшения степени повреждения ее клеточных элементов. Влияние МТ на количество внутриорганных корреляционных связей в иммунной системе заключается в резком повышении их количества независимо от светового режима, при котором содержались животные. В данном случае можно предположить проявление его синхронизирующего эффекта [14] на процессы, формирующие клеточный состав органов иммунной системы, тем более что все эти связи положительные и, следовательно, отражают синхронное снижение или увеличение численности различных субпопуляций тимоцитов, или клеток селезенки. Количество «межорганных» связей, наоборот, уменьшается, но только при введении гормона животным, находящимся в условиях КО. В данном случае наиболее вероятным представляется предположение, что эти корреляции отражают напряженность функционирования иммунной системы и состояние механизмов адаптации [1, 2]. Введение МТ восстанавливает нормальный суточный ритм клеточного состава лимфоидных органов, нарушенный КО, приводит к коррекции десинхроноза в иммунной системе [4] и снимает напряженность ее функционирования, что, вероятно, и выражается в уменьшении количества «межорганных» корреляционных связей. Таким образом, световой режим, при котором содержались животные, имеет значение для направленности и выраженности действия МТ на взаимоотношения между морфофункциональными параметрами ШЖ и органов иммунной системы. При этом именно в условиях КО проявляется наиболее выраженный синхронизирующий и адаптогенный эффект гормона.

作者简介

G. Litvinenko

RAS Siberian Branch Research Institute of Physiology and Fundamental Medicine

Email: litv_g_i@mail.ru
Laboratory of Chronophysiology

O. Gritzyk

RAS Siberian Branch Research Institute of Physiology and Fundamental Medicine

Laboratory of Chronophysiology

Ye. Mel’nikova

RAS Siberian Branch Research Institute of Physiology and Fundamental Medicine

Laboratory of Chronophysiology

P. Avrorov

RAS Siberian Branch Research Institute of Physiology and Fundamental Medicine

Laboratory of Chronophysiology

M. Tenditnik

RAS Siberian Branch Research Institute of Physiology and Fundamental Medicine

Laboratory of Chronophysiology

A. Shurlygina

RAS Siberian Branch Research Institute of Physiology and Fundamental Medicine

Laboratory of Chronophysiology

A. Trufakin

RAS Siberian Branch Research Institute of Physiology and Fundamental Medicine

Laboratory of Chronophysiology

参考

补充文件