Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Изучение влияния изменения фотопериода на ритмическую структуру размножения тимоцитов

ВАК РФ 03.00.11, Эмбриология, гистология и цитология

Автореферат диссертации по теме "Изучение влияния изменения фотопериода на ритмическую структуру размножения тимоцитов"

Министерство здравоохрания РСФСР Второй Московский ордена Ленина Государственный медицинский институт имени Н.И.ПИРОГОВА

На правах рукописи УДК 591.81.112.94.9

ЕВСТАФЬЕВ Владимир Васильевич

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ФОТОПЕРИОДА НА РИТМИЧЕСКУЮ СТРУКТУРУ РАЗМНОЖЕНИЯ ТИМОЦИТОВ

14.00.23. - гистология, цитология, эмбриология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва -1991

Работа выполнена во 2-ом Московской ордена Ленина государственном медицинском институте имени Н.И.Пирогова.

Научный руководитель - член-корр. АМН СССР, профессор Ю.А. Романов.

Официальные оппоненты - доктор биологических наук, профессор Б.В. Втирин, доктор медицинских наук, профессор В.В. Маркина.

Ведущее учреждение - Институт морфологии человека АМН СССР.

Защита состоится 1991 г. в_час.

на заседании специализированного совета

2-го Московского ордена Ленина государственного медицинского

института им. Н.И.Пирогова (г.Москва, ул. Островитянова, д.1).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "_"_1991 года.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат медицинских тук,

доцент А.Н. Тихомиров

Актуальность исследования. Одной из главных задач хронобиологии является выяснение механизмов, определяющих периодичность функционирования всех систем организма и осуществляющих объединение биоритмов в единую систему временной органцзасди (Ю.А. Романов, 1978). Биоритм представляет собой тип связи происходящих событий, интегрирущий й организующий отдельные компоненты в единое целое. Временная организация помимо прочего ваяла для осуществления адаптации организмов к периодически изменлтацим-ся условиям средн.

Управление на каждом уровне организации живой системы характеризуется своим, зачастую, особым слологическкм ритмом. Таким образом, в одном целостном организме функционирует сложная иерархическая структура биоритмов. Эта структура координирует многообразные процессы организма с временными интервалами окру-хагощих событий и синхронизирует эти процессы с разнообразными событиями внешней среды.

Наряду с изучением биоритмов разных функций хронобиология • занимается детальным исследованием временных закономерностей отдельно взятых функций (¡O.A. Романов, 1989). Известно, что одной и той не функции-свойственны колебания разной частоты. Однако, каким образом связаны ыеаду собой эти различные колебания, какую роль каядое из них играет, в настоящее время недостаточно ясно. В последние года внимание исследователей привлекают биоуитан высокой частоты, например, так называемые околочасовые (В.Я. Бродский, Н.В. Нечаева, 1989). Несомненно интересным является выяснение их взаимоотношений с ритмами меньшей частоты, в частности, суточными (Ф.И. Комаров, Ю.А. Романов, Н.И.Моисеева, 1989).

Дли большинства функций организма основным внешним датчиком времени является фотопернод. При изменении фотопериода происходит перестройка биоритмов организма, их ресинхронизация с Егозтш условиями освещения (Ю. Ашофф, 1Э64). До настоящего времени основное внимание уделялось механизмам перестройки ритмов ч периодом,приблизительно равным периоду смены света и темнота в природных условиях, то есть изучалась перестройка су точны:', ритмов. Учитывая тесную взаимосвязь биоритмов в иерархической структуре организма, закономерно предположить, что перестройка после фогоинверсии затрагивает и ритмы с шрводаыи, отлнчнши от суточного.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы было, исследование' иерархической структуры ритмов пролиферации тино-цигов мыией как в норме, таи л в ходе перестройки после фото- • инверсии.

В соответствии с основной целью исследования были поставлены следующие конкретные задачи:

I..Изучить закономерности биологических ритмов деления тимоцитов мышей.

2. Изучить взаимосвязь ритмов различных периодов в проли-фератявных процессах тимоцйтов мышей и составить представление

об иерархической структуре этих ритмов.

I

3. Исследовать перестройку иерархической структуры ритмов пролиферации клеток в различные сроки после инверсии цикла освещения.'

4. Разработать метод компьютерной обработки ритмов деления клеток с целью оценки их изменений в норме и в ходе перестройки продиферативной системы тимуса после фотоинвврсии.

Научная новизна. Новым в работе является анализ иерархической структуры биоритмов пролиферации тимоцятов. Впервые обнаружены околочасовые и ультрадиашше составяяюпцга спектра изучаемой функции, а также установлена взаимосвязь отделыпх составляющих ритма пролиферации тшоцитов. В работе показано, что перестройка ритма пролиферации тшоцитов после фотоинверсяп достигается за счет изменения периодов ритмов.

Научное и практическое значение. Диссертационная работа в основной тлеет теоретическое значение, поскольку в ней развиваются и экспериментально обосновываются представления о структура ритмов клеточной пролиферации.■ Вместе с тем, полученные в работе результаты даютвозможность разрабатывать способы управления процессами клеточной профилерации в нормальных условиях я при изменении основного датчика времени для биологических ритмов -фотопзриода.

Апробация диссертации. Предварительная защита диссертации состоялась на совместной научной конференции кафедры биологии МЕ5 и лаборатории биологии клетки НДК 2-го МОЛШИ им. Н.И. Пи-регова 30 августа 1930 г. Основные положения диссертация доло-кеяы и одобрены на научной конференции "Морфологи Сибири" ( Тюмень, 1989) и на 3-й Всесоюзной конференции по хронобиологии и хрономедицине ( Ташкент, 1990).

Объем и структура диссертации. Диссертация содержит 132 страницы машинописного текста, включающего введение, обзор литературы, материал и методы исследования, обсуждение результатов, выводы и практические рекомендации. Диссертация включает II таблиц и 9 рисунков. Список литературы содержит 331 наименование, из них 211 работ-отечествзнных авторов.

' ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ •

Материалы к методы исследования

Настоящее исследование выполнено на 2000 белых беспородных мышгх-самцах одного возраста (I месяц), массой 17-19 г. Объектом изучения явились тимоциты.

Схима эксперимента. 1-я серия эксперимента была яоставло-иа на 300 животных. Половина кивогных содержалась при отавдарт-яом фоторскаме, приближенном к естественному С:Т - 12:12 .(свет с 6 до 18 ч), остальные при инвертированном фоторежше Т:С - 12:12 (свет с 18 до 6 ч). Через 3 дня ьшшай забивали и брали мазки тимуса через каждые два часа на протяжении сутой, а в"отрезках суток с 10 до IS ч и о 22 до 4 ч-кавдав 20 мин.

Во 2-й серии эксперимента использовалось 400. кивотшх. После адаптации в течение 7 дней при стандартном фоторежаме контрольные квотные забивались для исследования, тогда как другая часть мышей содержалась еще 5 суток при инвертированном световом решше. У мшлей брались мазки тимуса через ксздые два часа на протяжении суток, а в отрезках времени с 10 до 16 ч и с 22 до 4 ч - каздые 20 мин.

В 3-й серии использовалось 1300 беспородных мншай-оамцов. Посла адаптации в течение 7 дней к нормальному фоторегиму 600 животшх помещали на 10 су:'ок в условия инвертированного фото-реаима. По истечении этого времени контрольных и фотоанвертиро-вакных кнвоткых забавами и брали у них мазки тимуса в течение суток каждые 20 ыан.

(¿етодака приготовления препаратов. Мазки тнмуоа дважды фиксировались этанолом, глдродизовяли 6 шш в I ,V HCl при 58°С,

промывали водой, окрашивали метиленовым синим.

Определение параметров ритмов пролиферации клеток. На навдом препарате, полученном от одного животного, просматривали 10.000 клеток. Митотический индекс (МИ) определяли в промилле.

Статистическая обработка цифрового материала. Полученный цифровой материал обрабатывали на компьютере М-4030 при помощи комплекса программ выявления скрытых периоддчкостей в бяолога-чеоких процессах. Программа была написана нами для анализа биологических ритмов пролиферативной активности тканей организма.

Предварительный этап обработки данных, осук?зствляемнй программой, - Исключение временного тренда. Нахождение полиномиального тренда осуществляется с помощью программы пошагового регрессионного анализа. Степень используемого полинома пэ вига двух, так как соляном большей степени мояет включить в себя периодическую составляющую процесса.

Использование первой части программного комплекса предполагает стационарную модель биоритма. Биологический процесс рассматривается как сумма набора гармоник и случайного шума. Для похождения частот колебаний,составляющих биоритм, используется спектральный анализ. Периодические компоненты модели выбираются соответственно пикам спектральной плотности. Наилучшее сочетание периодов компонент выбиралось в гиперобласти, охватывающей чао-1 тоты, близкие к пиковым. Оптимальная модель процесса подбиралась с помощью регрессионного анализа. Найденные с помощью регрессионного анализа амплитуды (в %<,) колебаний слуяили для сравнения их выраженности в процессе и для выявления преобладающих колебаний.

". Крже того, с помощью графическо-параметрического метода (Ю.А. Романов и др., 1979) определяли пул делящихся тимоцитов за су nur, пул делящихся клеток в активных фазах ритмических изменений на протяжении суток МИ и процентное отношение последних к суточному пулу.

Р ЗЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В 1-й серии эксперимента МИ тимоцитов контрольных кивотных на протяжении суток увеличивается • 2 раза. Первое увеличение наблюдается в 22 ч суток, а затем к 24 ч имеет место падение № (р® 0.005). В 8 ч отмечается второй подъем МИ до его максимального значения за сутки (р=0.0005). Как видно, повышение 151 происходит через неодинаковые промежутки времени, вследствие чего изменение этого индекса в течение суток-является нерегулярным. Наибольшая амплитуда МИ на протяяении суток (22 и 8 ч) равна 2,0$о, а среднесуточная величина МИ - 2,65?». Суточный пул делящихся клеток составляет 128,855», а количество клеток, делящихся в активных фазах суточных ритмических изменений МИ - 65 %. При расчете суточного пула делящихся клеток время митоза тимоцитов приняли равным 30 мин. (С.Г. Мамонтов, В.В.Сивелыцикова, 1977).

Спектральный анализ данных определения МИ тимоцитов через ?.х-часовыв интервалы не выявил достоверных ультрадиапных колебаний.

Изучение временной динамики Ш путем его определения через каждые 20 мин показало, что как в световом, так и в темновом периодах суток существуют высокочастотные колебания МИ тимоцитов. В световом интервале суток период этих колебаний составляет 1,6 и 3,1 ч с амплитудами соответственно 0,7 и 0,3 %0. В темновом

интервале суток колебания шели периоды 3,0 и 1,6 ч о одинаковой амплитудой, равной 0,5%о.

Во 2-Й серии эксперимента при определении МИ тимоцитов контрольных животных каядые 2 ч нашли, что от 10 до 18 ч МИ достоверно не изменялся. К 20 ч суток наблюдается возрастание МИ (р=0,0005), а затем к 2 ч его падение (р= 0,005). Е 4 ч впозь происходит увеличение МИ (р= 0,0005),- сменяющееся его уменьшением в 6 ч (р=0,005). После этого МИ снова повышается (Р=0,005). Таким образом, были обнарузены сложные измене{шя МИ на протяжении суток, заключавшиеся в том, что он увеличивался 3 раза. Первый и второй раз это было в начале и в конце темпового периода, а третий раз - в начале светового периода. Повышение МИ происходило через неодинаковые промежутки времени, вследствие чего его изменения в течение суток явились нерегулярными. Наибольшая амплитуда колебаний МИ на протяжении суток равна а его среднесуточная величина - Ь,Ь%<>. Суточный пул делящихся тимоцитов составляет 396,0 %в, а количество клеток в активных фазах суточных ритмических изменений Ш - 77 %.

Спектральный анализ данных определения МИ тимоцитов через 2х-часовне интервалы показал наличие улътрадиашшх колебаний о периодом 7,0 ч. Амплитуда этих колебаний равна 1,6 %„.

При исследовании временной динамики Ш1 путем его определения через каидие 20 мин выявлены высокочастотные колебания МИ , тимоцитов как в световое, так и в темновое время суток. В сватовом интервале суток период этих колебаний составил 2,4 и 1,6 ч с одинаковой амплитудой, равной 0,7 %„. 3 темновом интервале суток колебания имели периоды 2,2 и 1,2 ч с амплитудами, соответственно равными 1,6 и 0,9 %0. В 3-й серии эксперимента изменения ГЛ1 контрольных животных достигали минимального значент в iЯ ч.

Затег,' к 16 ч МИ возрастал (р= 0,0005). В 20 ч отмечается уменьшение ИИ (р=0,0С5), сменяющееся его увеличением к 2 ч (р=0,0005>. Таким образом, в случае и этой серии эксперимента обнарудагш одонныа изменения МИ, заключающиеся в том, что он на протяяонш суток увеличивается 2 раза. Амплитуда равна 1,1 %0. Суточный ¿уя делящихся тимоцитов составляет 59,8 %0, а количество клотох в активных фазах суточных ритмических изменений • МП - 55 Среднесуточная величина МИ - 1,2 %а.

Спектральный анализ показал наличие достоверного колебания с периодом 10,4 ч. Амплитуда этого ритма равна

При изучении кривых колебаний МИ с 20 минутными интервалами у контрольных ктзотных в 3-й серии были выявлены высокочастотные составляющие. В световом интервале суток - это два ритма с периодами 5,7 и 1,1 ч (амплитуды 0,25 и-0,21$» соответствеиш). В темповом интервале суток периоды колебаний несколько больше -6,4 и 1,2 ч (амплитуды 0,46 в 0,15 соответственно).

Из изменений МИ каждые 2 ч на 3-тьп суши после фотоинверсии следует, что имеется три пика митотической активности в течение суток (в 10, 18 и 22 ч). Пики располагаются нерегулярно. Первый максимум МИ приходится на начало темпового периода, (р=0,005), второй - ш границу темнового и светового периодов (р=0,005), а третий расположен в первой половике оветового периода суток. Средний уровень МИ в темповое время суток (2,£&>) значительно выше аналогичного показателя пролиферации гемоци-тов во время светового интервала (1,2^»). Амплитуда ЫИ на протяжения суток равна. 2,5$£0. Среднесуточная величина МИ - 1,7%о. Суточний пул делящихся клеток составил 87,8$<>, а количество клеток,делящихся в активных фазах суточных ритмических пгыена-ний Ш, составило 35 %.

Таким образом, нужно отметить, что один максимум МИ {22 ч) у фотоинвертированных животных совпадает с максимумом МИ у

КОНТРОЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ. НИК МИТОТИЧеСКОЙ аКГИВНОСТП у ЙОТОИЯЕОр-тированных животных в 10 ч момо рассматривать как результат смещения на два часа вправо аналогичного пика у контрольных животных (8ч).

В ходе обработки результатов с помощью спектрального анализа были обнаружены колебания с периодами 9,0 ч и амплитудой 0,37 %». Такта показано наличие высокочастотных составляющих колебаний. В световом периоде суток периоды колебаний равны 1,0 и 1,3 ч (их амплитуды соответственно 0,5 и 0,7£„). В темповом интервале суток амплитуды высокочастотных колебаний одинаковы (О,4$0), а периоды равны 1,2 и 2,0 ч.

Кривая изменения МИ тимоцитов на 5-не сутки после Фотоинверсии имеет два максимума на протяжении суток: один - в середине светового периода (24 ч, р=0,005), а второй - в начале темпового периода (8 ч, р=0,001). Минимальные значения Ш тимоцитов наблюдались в конце светового (4 ч, р=0,005) и в середине темнэ-вого периода (12 ч, р=0,0005). Амплитуда суточных изменений МИ равна 4,4&>, среднесуточная величина МИ - 4,9%„, суточный пул делящихся клеток - 362,а количество клеток, делящихся в активных фаз'ах, - 62$ . Таким образом, на 5-ые сутки после фотоинверсии в характере суточных колебаний МИ тимоцитов имеются определенные изменения по сравнению с контролем, которые выражаются в том, что отмечается только два макоимума на протяжения суток. Приведенные данные подтверждаются спектральным анализом кривой МИ с двухчасовыми интервалами наблюдений. Он показал, что ведущим становится колебание с периодом 13,2 ч. Его амплитуда равна Кроме того, выявлены колебания, близкие по частоте

(период - 7,7 ч) к тем, какие были в контроле, но их амплитуда вдвоа меньше (0,0/ьв). По-прекнзму сохраняются высокочастотные ритмы. По при этом нужно отметить уменьшение в целом по сравнению с контролем периода этих колебаний. Так, в темновом интервале суток преобладающими являлись колебания с периодом 1,2 ч ( амплитуда 1,2£„), но здесь присутствовали колебания и с периодом 1,6 ч (амплитуда 0,3/5,,). Б световом интервале суток удается выявить только колебания с периодом 1,0 ч (амплитуда 1,1%в). Это самое высокочастотное колебание из всех, какие наблюдались при изучении МИ тимоцитов. Однако, как и в контроле, частота этих колебашй в световом периоде вшю, чем в темновом.

Как свидетельствуют полученные данные, общий характер кривой МИ восстанавливается у животных, содержавшихся при инвертированном фоторежиме в течение 10 суток. Так же, как и в копт-роле, кривая МИ тимоцитов имеет два максимума, но они сдвинуты вправо. Первый максимум наблюдается в конце темнового периода в 18 ч (в контроле - в 16 ч), второй максимум - в конце светового периода в 6 ч (в контроле - в 2 ч). Таким образом, максимумы сдвинуты вправо гш 2 и 4 ч. Одно минимальное значение МИ у контрольных и у фотоинвертированных животных раополокено одинаково - (10 ч) в первой половине светового интервала. Расположение второго минимума сдвинуто вправо по сравнению с контролем на 4 часа (у фотоинвертированных животных - в 24 ч, у контроль-пых - в 20 ч). .Амплитуда суточных изменений МИ не отличается достоверно от контрольной и составляет 59,8$,. Количество делящихся клеток в активных фазах - 76%. Спектральный анализ кривой показывает наличие ультрадианного ритма с периодом 13,2 ч. Кроме того, выявлены околочасовые ритмы с периодом, изменяющимся в течение суток от 1,2 до 3,6 ч.

Сравнивая результаты трех серий эксперимента, удалось обпаружить некоторые закономерности изменения периода околочасовых колебаний.

Так, на 3-й день после фотошпзерсии в дневное время наблюдались околочасовые ритмы с периодами 1,3 и 1,0 ч при среднем МИ, равном 2,2 + 0,2 %„, а в ночное время на смену им приходят околочасоше ритмы с периодом от 2,0 до 1,2 ч (средний МИ равен 1,2 ±1 %„). При этом амплитуда околочасовых колебаний с «икается примерно на 30£.

. У контрольных животных во 2-й серии эксперимента в световом интервале суток период высокочастотных колебаний МИ тимоцптов " составляет 2,4 и 1,6 ч (амплитуда - 0,7%«). В темновом интервала суток преобладающими являлись колебания с периодом 2,2 ч (амплитуда - 1,652«), но присутствовали и колебания с периодом 1,2 ч, имеющие значительно меньшую амплитуду - 0,9 %е. Таким образом, период околочасовнх колебаний в темновом интервале в среднем больи?, чем в световом. Средняя величина Ш1 в этих колебаниях ночью достоверно меньше, чем днем (соответственно 4,9 + 0,30£„ и 5,У ± 0,1Э&>, р=0,01).

На 5-Ц0 сутки после фотоипверсии цукно отметить уменьшение в целом по сравнению с контролем периода высокочастотных колебаний. Так, в темновом периоде суток преобладающими являются колебания с периодом 1,2 ч - (амплитуда 1,2 ¡2«), здесь присутст- ' вуют и колебания с периодом 1,6 ч (амплитуда 0,9#„). В световом периоде суток удается выязить только колебании с периодом 1,0 ч (амплитуда 1,1%0).

В таблице показаны изменения периода околочасовых колебаний в 3-й серии эксперимента. У контрольных кивотпнх на протяжении всех суток наблюдаются колебания с периодом 1,1 - 1,3 ч.

Кро.,13 того, в дневное время выявлен ритм .о периодом 5,7 ч, а в ночное - период рягма становится равным 6,4 ч.

Таблица: Периоды околочасовых ритмов в различных фазах ультрадианных колебаний МИ

Исследуемый интервал Период (ч) Амплитуда {%.) Средний МИ С%0)

КОНТРОЛЬ

Активные фазы: : 13°°- 18°° 2.2го.. 5°° 1Д 1,2 . 0,3 0,3 1.2 1.6

Пассивные фазы; 520_ 10оо 16°°- 2220 2,6 ' 3,9 0,4 0,3 1.0 1Д

ИНВЕРСИЯ

Активные фазы: 1620- 23°° I20- 10°° 1,2 3,6 0,3 0.3 1.6 1,5

Пассивная фаза: Ю00- 16°° 2.7 ' 1.8 0,2 0,1 1Д

Сглаживание кривой путем усреднения даншх в интервала 2-х часов показало наличие у контрольных животных ультрадсанных ритмов с периода.! 10,4ч я амплитудой 0,3 %в.

С целью поиска зависимости периода околочасовых колебаний от фазы ультрадианного ритма спектральный анализ приме шлея к отдельным временным отрезкам кривой изменения МИ, отличающимся друг от друга средними значениями. В качестве таких отрезков были взяты активные и пассивные фазы ультрадианного ритма с периодот 10,4 ч.

Как видно из таблицы, в дневное время период меньше при повышенной пролиферативной активности тимоцитов, я он увеличивается по мере спада этой активности. Так, в активной фазе дневного времени период равен 1,1 ч, тогда как в пассивной фазе период увеличивается до 2,6 ч.

В ночное время различия периодов околочасовых колебаний в пассивной и в активной фазах незначительны (1,2 и 1,3 ч), поэтому нельзя сделать заключение о существовании закономерности, обнаругенной в дневное время.

Применение спектрального анализа во время активных и пассивных фаз данного ультрадианного ритма показало существование зависимости периода околочасового ритма от фазы ультрадианного колебания в темновое время сутш. Так, на смену ритму с периодом 1,2 ч, наблюдавшемуся в активной фазе, приходит ритм с периодом 1,8 ч в пассивной фазе. Кроме того, в пассивной фазе возникает колебание с периодом 2,7 ч. Указанная зависимость не наблюдается в световое время суток у инвертированных животных.

Полученные нами данные свидетельствуют о сложной структуре ритмов пролиферации тимоцитов. Четко выделяются две группы биоритмов, образующие колебания МИ тимоцитов. Первая группа ~ ультрадианные ритмы, период этих ритмов колеблется от 5,7 до 1,0 ч. Вторая группа объединяет ритмы с периодом от 3,1 до 1,0 ч. Такие биологические ритмы В.Я. Бродский (1976) выделяет

в особую группу околочасовых ритмов.

Сравнений результатов трех контрольных серий эксперимента показывает ярко выракенную нестабильность колебательных процессов з изменениях пролиферагивноЯ активности тимоцитов.

Наши данные отличаются от результатов, полученных другими авторами при изучении ритмики МИ тимоцитов (В.П. Казначеев и др., 1980; В.В. Синельникова, 1971; A.B. Вурлыгина, М.В.Робинсон, Т.П. Лоппе, 1977; H. IUnc, 1972; «.Sainte-Mnrie, O.P. leblond, 1964). В этих исследованиях были найдено монофазные колебания, однако интервалы измерений МИ находились в пределах 2-3-х чаоог.

Для объяснения наблюдавшейся нами изменчивости параметров ритмов существенное значение может иметь то, что индивидуальные ритмы у животных, по-видимому, могут различаться, и ето приводит к некоторой ошибке при усреднении данных.

Следующая причина, которая может влиять на вариабельность ритмов, - разнородность популяций тимоцитов в разных отделах тимуса. Мы использовали мазки тимуса мышей для изучения ритмов МИ тимоцитов, следовательно, полученные наш МИ представляют собой некуя усредненную величину дролиферативной активности тимоцитов во всех зонах дольки тимуса.

Тем не менее, несмотря на лабильность ритмов пролиферацнг тимоцитов, проведенное исследование позволило установить ряд закономерностей ритмических колебаний размножения тимоцитов, которые "была указаны выше.

Анализ процесса перестройки ритмов размножения тимоцитов в ответ па фотоинверсию затрудняется нерегулярным их поведением на протяжении суток и отличиями параметров колебаний, полученных в различных сериях эксперимента (рисунок). Однако полученные

- 15 -

4 Ш/%с/ °УГКИ после фотоипверсии

0 + 10

¡///Г)// /V ■ .

////// /У /, —_.. .—---,—--{¿-¿А

14 18 22 часы суток

6 8

8 -^Ш/%»/ , 5-ыэ сутки после фотоипверсии 7 -

6

5 -

4 -3 .

¿ал 6 8

, , ,—г

10 14 18 22 2

часн суток

2 ^Ш/%о/ 10-ые сутки после фотоинверсш

'Ч

^ ^ / 4

О

10

у I / /.{/

14

/ п /,!/////// /

т-г--1-г—

18 22 2 часы суток

6 8

Рис. Усредненные графики изменения МИ в контроле и в разные сроки после фотоинверсил

контроль

после фотоипверсии

данные позволяют заключить, что перестройка ультрадианных ритмов после фотоинверсии идет за счет появления новой колебатель-' ной составляющей с большим периодом.

На 3-е сутки после фотоинверсии в высокочастотной части спектра появляются колебания с малым периодом, равным 1,0 -1,3 ч. Эти ритмы приходят на смену двум ооставяяющим, наблюдавшимся в контроле. Первая ритмическая составляющая имела период 1,6 ч, период второй в зависимости от времени суток колебалоя в пределах 3,0 - 3,1 ч. Та же тенденция уменьшения периодов околсчасовых колебаний наблюдалась и на 5-ые сутки после фотоинверсии. На место преобладавших по мощности в контроле ритмов с периодами 1,6 и 2,2 ч приходят ритмы с меньшим периодом (1,0 и 1,2 ч).

Ча 10-ые сутки после фотоинверсии в высокочастотном участке спектра отсутствуют существенные отличия от контроля.

Таким образом, наши результаты свидетельствуют о том, что околочасовые ритмы (в отличие от ритмов с большим периодом) на 10-ые оутки ресинхронизируются к инвертированному световому режиму. /

Литературные данные показывают, что интенсивность перестройки биоритмов при изменении фоторекима" различна для различных функций организма и занимает от 1-3 дней до 1-2 месяцев.

Что касается ресинхронизации ритмов пролиферации тимсцитов, то в литера тур?'не зафиксирован факт окончательной перестройки ритмов в этом органе. TaK,J.E. Pauli (1975) не смог обнаружить полного сдвига фаз ритма синтеза ДНК е течение двух недель после фотокнверсии. Б эксперименте В.П. Казначеева с соавт. (1980) содержание ялвотшх в течение 21 дня при инвертированном световом режиме не вызвало аналогичной инверсии ритма митотиче-

окой активности тимоцитов. Для объяснения этого факта возможны следующие гипотезы. Во-первых, в данном случае иммунная система могла демонстрировать значительную консервативность, как система, не имеющая прямого отношения к обеспечению основных яоведеп-ческих реакций в ответ го изменения освещения. Во-вторых, возможно, что световой режим для данного вида животных пе является основным синхронизатора.!, а действует в комплексе с другими факторами, такими, например, как питание и обмен веществ.

Как известно, скорость перестройки ритмов пролиферации в тканях зависит от ряда факторов, в частности, таких, как вид животного, органа и, в том числе, от уровня пролиферации в ткани. Литературные данные в своем большинстве свидетельствуют о тал, что перестройка быстрее протекает в тканях с более высоким уровнем пролиферации. Так, ресинхронизация в строме печени отмечается на 32 день после фотоинверсии (С.С. Филиппович, 1980) (среднесуточный МИ - 0,08 %„). Ритмы эпителия пищевода крыо перестраиваются на 12 день (С.С. Филиппович, 1980) (среднесуточный МК - ). В эпителии пищевода мыкай перестройка ритма зафиксирована на 19-й день (С.М. Кузин, 1980) (среднесуточный МИ 8,2 - 9,6 %>).

Как шдно из наших данных, в тимусе на 10-й даго после фотоинверсии перестройка ритмов пролиферации не завершается и пе представляется возможным сделать заключение о скорости перестройки и о предположительном времени ее завершения.

Проведенные нами исследования показали существование зависимости периода околочасовых ритмов от фазы ультрадианного колебания в ритмической структуре пролиферации тимоцитов. Причем период околочасового ритма увеличивается при снижении уровня пролифератявной активности. Более подробное исследование в

3-й серии эксперимента показало, что указанная зависимость наблюдается только в световое время суток.

Существование подобной взаимосвязи в иерархической структуре ритмов пролиферации показано в работе В.П. Рыбакова с соавт. (1988). Как следует из зтсй работы, клеточная пролиферация в эпителиях язнка и кишечника мышей характеризуется наличием целого спектра ультра дканшх ритмов различного периода. В эпителия языка существуют статистически достоверные колебания с соргодом от 140 до 180 мин. Причем, сопоставление суточного риташ с периодами данных ультрадиапных колебаний выявило укорочение периодов этих ритмов в активной фазе суточного ритма.

Обнаруженная нами иерархическая структура ритмов клеточной пролиферации, по-видимому, является отражением многоуровности регул/дии репродукции клеток в тимусе. К факторам авторегуляции относится ряд гормоноподобных веществ, секретируемых тимичеокими эпителиальными клетками. Это - тимопоэтин, тимозин, тимулин, тимусный гуморальный фактор. Перечисленные вещества необходимы как для привлечения лкмфоидных клеток в тимус, так и для их созревания. Очевидно, гуморальные факторы - это одна из главных частей внесистемного уровня регуляции, посредством которой осуществляется контроль пролиферации клеточной тыической системы со стороны организма. Другим важнейшим вшсистемныА! регулятором пролиферации клеток является нервная система.

Внеорганизменный уровень регуляции обеспечивается внешними датчикам времени. Для большинства клеточных систем важнейшим внешним датчиком является смена освещения в течение суток. Проведенные нами исследования не показали непосредственной взаимосвязи между фотореяимсм и уровнем клеточной пролиферации. Если многие ткани млекопитающих в условиях 24х-часового цикла

смены света и темноты демонстрируют выраженные суточные ритмы пролиферативной активности, то в тимусе обнаружена сложная иерархическая ритмическая структура ритмов, в большинстве случаев не включающая колебания с периодом,близким 24 часам. По-видимому, влияние фоторекима на тимус опосредовано функционированием других систем организма. Существование такого влияния показано в наших экспериментах по изучению пролиферации тимоцитов у фотоиявертированных животных.

10 суток фотоинверсяи недостаточно для полного восстановления иерархической структуры ритмов пролиферации тимоцитов. Бели в контроле взаимосвязь между ультрадианяыкя и околочасовдаа ритмами проявляется в днезное время, то на 10-ые сутки после фотоннверсиа она обнаруживается в темновом периоде суток. Таким образом, если предположить, что в норме взаимосвязь существует лишь в световом периоде суток, то после фотоипверсня б нашем эксперименте она осталась фактически в тех se временных рамках дневного времени (темновой период - для инвертировании яиеоткнх).

ВЫВОДЫ

1. Пролиферация тимоцитов з тимусе мызей характеризуется слозной иерархической структурой ритмов, включающей как суточные, так и ультрадианные ритмы различной размерности. Колебания Ш на протяжении суток нестабильны, поскольку постоянно изменяются их форма, размеры и период.

2. Ведущими ритмами в иерархической структуре размножения тимоцитов являются колебания с периодом от 9,0 до 13,2 часа.

3. Околочасовые ритмы пролиферации тимоцитов с периодами от 1,0 до 3,1 часа нерегулярны на протяжении суток. Их нерегулярность выражается в изменчивости периода и амплитуды.

4. Частота околочасового ритма возраотает в активных фазах ультрадианных ритмов у контрольных животных. После фотокквер-сяи указанная закономерность не обнаруживается.

5. После фотоинверсии наступает перестройка общей структуры биологических ритмов митотической активности тимоцитов. Измечения затрагивают как суточные, так ультрадианные и около-чассзые ритмы МИ. Они, главным образом, состоят б том, что

в структуре ритмов выявляются колебания с периодами, которые отсутствовала у контрольных мышей.

6. На 10-ый день после фотоинверсии происходит восстановление параметров околочасовых колебаний, но перестройка ритмов пролиферации тимоцитов с большим периодом не завершается. Кроме тоге, отсутствует полная координация околочасовых и ультрадианных ритмов с новым положением фаз фэторекима.

ПРАКТШЕСШ РЕН0М2ШШШИ

1. При изучении временной организации репродукции клеток рекомендуется исследовать герархпчеокуго структуру ритмов этой функции.

2. Учитывая нестабильность околочасовых ритмов во времени, при изучения динамики и взаимосвязи их параметров рекомендуется применение разработанной в данной работе специальной компьютерной программыJ

3. Данше проведенных исследований рекомендуется использовать в учебном процессе нз кафедрах биологии, гистологии, эмбриологии, патофизиологии медицинских и биологических вузов.

■ СПИСОК работ, опубликованных по теме диссертация

1. Романоз ¡O.A., Евстафьев В.В., Филиппович С.С. Изучение влияния фотояпверсип на общую структуру биологических ритмов шигогич'чской активности тимоцитов // Балл, экспер. биологии и медицины. - 1990. - Т.108. - JS 5. - С. 481-483.

2. Рыбаков В.П., Евстафьев В.В., Кузпп С.И. Ультрадпашше'ритмы клеточного размножения в эплтелиях языка и щшзчикка мшей // Хронобиология п хрономодпцгаа. Тезисы докладов 4-го симпозиума СССР-ГДР. - Астрахань, 1988. - С. 61-62.

3. Романов Ю.А., Рыбаков В.П., Евстафьев В.В. Взаимосвязь ультрадианных и суточных ритмических колебаний размножения клеток в эпителии язкка мышей // Сб.: Эпителий и.соединительная ткань в нормальных, экспериментальных и патологических условиях. - Твмепь, 1989. - С. 201.

4. Евстафьев В.В. Влияние фотоинверсии на иерархическую структуру ритмических колебаний различных клеток в тимусе

// 3-я Всесоюзная конференция по хронобиологии и хрокомедици-не / Тезисы докладов. - Москва-Ташкент, 1990. - С. 130.

5. Евстафьев В.В. Разработка программ статистического анализа для хронобиологических исследований // Республиканский сборник научных трудов: Теоретические, экспериментальные и прикладные исследования биологических систем. - Москва:

2 МОЛГМИ, 1990. - С. 176-177.

Подписано к печати I2.02.9I г.Оормат 60x90 1/16 Объем 1,39 п.л.Заказ 147 тираж 100экз__

ПИИ ВНИИНП