Влияние функционального состояния эпифиза на возрастные изменения антиоксидантных ферментов в органах крыс

Хижкин, Евгений Александрович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Влияние функционального состояния эпифиза на возрастные изменения антиоксидантных ферментов в органах крыс
ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Влияние функционального состояния эпифиза на возрастные изменения антиоксидантных ферментов в органах крыс"

005001406

хижкин

Евгений Александрович

ВЛИЯНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЭПИФИЗА НА ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ АНТИОКСИДАНТНЫХ ФЕРМЕНТОВ В ОРГАНАХ КРЫС

03.03.01 - физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 О НОЯ 2011

Петрозаводск - 2011

005001406

Работа выполнена в лаборатории экологической физиологии животных Учреждения Российской академии наук Института биологии Карельского научного центра РАН (ИБ КарНЦ РАН)

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор биологических наук ИЛЮХА Виктор Александрович

доктор биологических наук ОЛЕЙНИК Виктор Михайлович

доктор медицинских наук, профессор МЕЙГАЛ Александр Юрьевич

Учреждение Российской академии наук Институт физиологии Коми научного центра Уральского отделения РАН (г. Сыктывкар)

Защита состоится «25» ноября 2011 года в 14 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.087.02 при Карельской государственной педагогической академии но адресу: 185035, Республика Карелия, г. Петрозаводск, ул. Пушкинская, 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Карельской государственной педагогической академии.

Автореферат разослан «_» октября 2011 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, кандидат медицинских наук, доцент Лсс^йли^ А. И. Малкиель

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Роль антиоксидантной системы (АОС) состоит в регуляции свободнорадикальных процессов и обезвреживании свободных радикалов и перекисей, к которым относятся активные формы кислорода (АФК). Их неконтролируемая наработка может привести к развитию патологий. Одним из способов защиты клеток от АФК является повышение (восстановление) активности антиоксидантных ферментов (АОФ) посредством усиления их функции и/или синтеза de novo (Gutteridge, 1995). Баланс между системами генерации и тушения АФК необходим для сохранения гомеостаза при действии на организм разнообразных факторов среды (Зенков, Панкин, Меньшикова, 2001, 2003).

Реакция организма на изменение световых условий окружающей среды обусловлена функцией эпифиза (пинеальной железы). Изменение функционального состояния эпифиза возможно как за счет модификации световых ритмов, так и в результате применения веществ, усиливающих функциональную активность. Воздействие постоянного освещения приводит к подавлению синтетической функции эпифиза, а постоянной темноты к усилению синтеза гормона-геропротектора мелатонина (Simonneaux, Ribelayga, 2003; Stevens, 2005; Anisimov, 2006). На северо-западе России (в условиях Карелии) наблюдается своеобразный фотопериодизм с длинным световым днем в весенне-летний период и короткой продолжительностью дня в осенне-зимний период. Модифицирующее действие постоянного освещения на ферменты АОС описаны многими исследователями (Pablos et al, 1998; Albarran et al., 2001; Tomas-Zapico et al., 2003; Túnez et al., 2003), однако в подобных работах воздействие света было кратковременным.

Основную роль в геропротекторном действии мелатонина играют его свойства низкомолекулярного антиоксиданта. Возможны как минимум два механизма антиоксидантного действия гормона: 1) непосредственное улавливание АФК и/или торможение их генерации; 2) регуляция активности АОФ в результате воздействия на генетический аппарат клетки (Pierrefiche et al., 1993; Tan et al., 1994; Melchiorri et al., 1995). Усилению синтетической функции эпифиза и увеличению выброса в кровь мелатонина, помимо воздействия постоянной темноты, способствует синтетический тетрапептид - эпиталон (Ala-Glu-Asp-Gly) (Хавинсон, Анисимов, 2003).

В литературе имеются сведения о том, что эпифиз в определенные возрастные периоды способен запускать или тормозить внутреннюю «программу» старения организма (Pierpaoli, Bulian, 2001, 2005). До на-

стоящего времени остается не выясненным вопрос, как на разных стадиях онтогенеза эпифиз влияет на основные физиологические функции организма млекопитающих, в том числе и на активность АОФ.

Таким образом, изучение возрастных изменений активности АОФ при длительном нарушении светового режима на разных этапах постнаталь-ного онтогенеза, а также влияния препаратов эпифиза является не только актуальным, но и имеет практическую значимость.

Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы - изучение влияния измененного с помощью светового режима функционального состояния эпифиза и геропротекторов на возрастную динамику активности супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы тканей и органов крыс.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать влияние различных световых режимов (стандартного, постоянного, естественного освещения в условиях Карелии и постоянной темноты) на изменения активности СОД и каталазы в органах крыс в ходе постнатального онтогенеза.

2. Оценить реакцию исследуемых ферментов на экзогенный мела-тонин и эпиталон при старении в органах крыс, содержавшихся в различных световых условиях.

3. Сравнить влияние момента начала воздействия постоянного освещения (в период внутриутробного развития, сразу после рождения, с 1 и 14 месяцев) на возрастные изменения активности СОД и каталазы в органах крыс.

Научная новизна. Впервые исследованы возрастные изменения АОФ тканей органов крыс при изменении функционального состояния эпифиза в течение длительного времени с помощью различных режимов освещения, а также на введение геропротекторов. Выявлено органоспе-цифичное возрастное снижение активности АОФ у крыс («старение» ферментативного компонента АОС). Воздействие на крыс естественного и особенно постоянного освещения ускоряли этот процесс, а мелатонин и эпиталон замедляли его.

Впервые показано, что угнетение синтетической функции эпифиза постоянным освещением на разных этапах постнатального развития может как индуцировать, так и замедлять процесс «старения» ферментативного компонента АОС. Воздействие постоянного освещения на самок в период беременности, и крысят с момента рождения, приводило к рассогласованию активности АОФ у крысят уже в 3-месячном возрасте. Установлено, что у крыс, находившихся при постоянном освещении с одно-

месячного возраста, нарушение сопряженного изменения активности СОД и каталазы происходило в более позднем возрасте (12 и 18 месяцев). Воздействие постоянного освещения с 14-месячного возраста характеризовалось синхронным изменением активности АОФ и оказывало замедляющий эффект на «старение» ферментативного компонента АОС.

Практическая значимость работы. Полученные данные дополняют имеющиеся сведения о механизмах становления в онтогенезе ферментативного компонента АОС и его функционировании при изменении световых условий окружающей среды. Результаты исследований могут быть использованы для составления рекомендаций населению, проживающему в условиях светового загрязнения в крупных городах, а также на территории со специфическим фотопериодизмом (длинный световой день весной и летом - «белые ночи» - и короткий в осенне-зимний период).

Выявление антиоксидантных свойств мелатонина и эпиталона у животных, содержавшихся в условиях нарушенного светового режима, свидетельствует о перспективности применения этих препаратов в качестве средств профилактики патологических состояний, связанных с развитием окислительного стресса.

Результаты работы могут использоваться при чтении лекционных курсов по экологической физиологии и биохимии в высших учебных заведениях.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на всероссийских, региональных и международных конференциях: Симпозиум «Световой режим. Старение и рак.» (Петрозаводск-Кондопога, 2005); 10-я Пущинская школа-конференция молодых ученых «Биология - наука XXI века» (Пущино, 2006); II, III Съезд физиологов СНГ (Кишинев, 2008; Ялта, 2011); Всероссийская научно-практическая конференция «50 лет мелатонину: итоги и перспективы исследований» (Санкт-Петербург, 2008); XV Школа по биологии развития (Звенигород, 2008); конференция молодых ученых «Актуальные проблемы экологии и эволюции в исследованиях молодых ученых» (Москва, 2008); IV, V российский симпозиум «Белки и пептиды» (Казань, 2009; Петрозаводск, 2011); V, VI научно-практическая геронтологическая конференция с международным участием, посвященная памяти Э.С. Пушковой «Пушков-ские чтения» (Санкт-Петербург, 2009, 2010); XXI съезд Физиологического общества им. И.П. Павлова (Калуга, 2010); VIII Международная конференция «Биоантиоксидант» (Москва, 2010).

Положения, выносимые на защиту:

1. Возрастные изменения активности АОФ в органах крыс зависят от функционального состояния эпифиза. Угнетение синтетической функции эпифиза постоянным освещением на разных этапах постнатального развития может как индуцировать, так и замедлять процесс «старения» ферментативного компонента АОС.

2. Применение мелатонина или эпиталона оказывает компенсаторный эффект на возрастные изменения АОФ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 23 работы, включающие 7 статей, из которых 5 в журналах, рекомендованных ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 125 страницах машинописного текста, содержит 2 таблицы и 11 рисунков. Работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, 3 частей результатов собственных исследований, обсуждения, заключения, выводов и списка литературы, который включает 217 наименований, из них 148 иностранных.

Благодарности. Автор выражает искреннюю признательность и благодарность своему учителю и наставнику - научному руководителю д.б.н. Виктору Александровичу Илюхе, а также всем сотрудникам лаборатории экологической физиологии животных ИБ КарНЦ РАН и в частности к.б.н. Л.Б. Узенбаевой, к.б.н. Т.Н. Ильиной и к.б.н. С.Н. Сергиной за ценную профессиональную помощь, научные советы и дискуссии. Глубокая благодарность д.м.н., заведующей кафедрой фармакологии, организации и экономики фармации с курсами микробиологии и гигиены медицинского факультета ПетрГУ И.А. Виноградовой, д.м.н., профессору, руководителю отдела канцерогенеза и онкогеронтологии НИИ онкологии им. проф. H.H. Петрова В.Н. Анисимову, а также сотрудникам вивария Петрозаводского государственного университета (ПетрГУ) за организацию и помощь в проведении экспериментов.

Работа выполнялась при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты № 04-04-49168 и № 07-0400546), ФЦП ГК № 02.740.11.0700 и грантами Президента РФ НШ-306.2008.4 и НШ-3731.2010.4 (руководитель научной школы член-корресподнент РАН, д.б.н., профессор H.H. Немова).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Эксперименты были проведены на лабораторных крысах линии ЛИО (Ленинградский институт онкологии), полученных из НИИ онкологии им. H.H. Петрова. Крыс содержали в стандартных помещениях вивария ПетрГУ площадью 25 м2 в клетках размером 44x25x62 см при температуре 22±2°С. Все животные получали стандартный готовый лабораторный корм и воду без ограничений. Работа выполнена с соблюдением международных принципов Хельсинкской декларации о гуманном отношении к животным, принципов гуманности, изложенных в директиве Европейского Сообщества (86/609/ЕС), «Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных», «Биоэтических правил проведения исследований на человеке и животных».

Схемы постановки экспериментов. Исследование влияния различных режимов освещения на активность АОФ проводили на крысах, которых в 25-дневном возрасте рандомизировано разделили на 4 группы. Первая группа крыс, находилась в условиях стандартного фиксированного режима освещения (12 часов свет 750 лк/12 часов темнота; LD). Вторая группа животных находилась в условиях естественного освещения (NL), в данном случае учитывались особенности годовой фотопериодичности северо-запада России. Многократные измерения освещенности производились в различное время суток в течение годового цикла. При данном режиме освещенность помещений определялась сезоном года: зимой минимальная продолжительность дня составляла 4,5 часа, а летом продолжительность светового дня достигала 20 часов («белые ночи»). Освещенность в помещении изменялась в течение суток и составляла на уровне клеток в утренние часы - 50-200 лк на 1 м2 площади, днем - до 1000 лк в ясный день и 500 лк в пасмурный день, к вечеру - от 150 до 500 лк на 1 м2 площади. Третья группа крыс содержалась при круглосуточном постоянном освещении (750 лк; LL). Животные четвертой группы находились в условиях световой депривации (DD), при этом освещенность в помещении составляла 0-0,5 лк на 1 м2 площади.

В возрасте 4 месяцев крыс первых 3 групп разделили на 3 подгруппы. Крысы первой подгруппы получали ежемесячно 5 дней в неделю с питьевой водой в ночное время мелатонин (10 мг/л). Крысам второй подгруппы ежемесячно 5 дней в неделю подкожно в утренние часы вводили эпи-талон по 0,1 мкг на крысу в 0,1 мл физиологического раствора. Крысы третьей подгруппы являлись контрольными. В работе были использованы мелатонин (Ы-ацети-5-метокситриптамин) (Sigma; США); эпиталон

(Ala-Glu-Asp-Gly), синтезированный в Санкт-Петербургском институте биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН; физиологический раствор (Polfa; Польша). В возрасте 6, 12, 18 и 24 месяца у 5 крыс из каждой подгруппы отбирали образцы тканей для последующего анализа (у животных в группе DD при красном свете).

Для исследования влияния на активность АОФ постоянного освещения, воздействие которого начиналось в период беременности самок и с момента рождения потомства были сформированы 3 группы беременных самок. Первая находилась в условиях стандартного (LD; 12 часов свет/12 часов темнота), вторая - естественного освещения Республики Карелия (NL) и третья - постоянного освещения (LL). Потомство от самок первой группы с момента рождения разделили на 2 подгруппы и содержали при стандартном (LD/LD) и постоянном (LD/LL) освещении. Крысята от самок второй и третьей групп после рождения оставались в тех же световых условиях, при которых находились их матери - естественном (NL/NL) и постоянном освещении (LL/LL), соответственно. В возрасте 3 месяцев у животных из каждой подгруппы отбирали образцы тканей для последующего анализа.

Опыт по изучению реакции АОФ крыс на постоянное освещение, воздействие которого начиналось с 14-месячного возраста, проводили на 3 группах животных. Первая содержалась в стандартных условиях освещения в течение всей жизни (12 часов свет/12 часов темнота; LD) и являлась контрольной, вторая и третья - при круглосуточном постоянном освещении с возраста одного месяца (LL) и 14 месяцев (LL-14), соответственно. Образцы тканей отбирали после декапитации в возрасте 6, 12, 18 и 24 месяца у 5 крыс из групп LD и LL и в возрасте 15, 18, 24 и 30 месяцев у 6 животных группы LL-14.

Методы исследования. Образцы тканей печени, почек, сердца, легких, селезенки и скелетной мышцы крыс отбирали после декапитации, замораживали и хранили до проведения анализа при -25°С. Для определения активности антиоксидантных ферментов гомогенаты тканей готовили в 0,05 М фосфатном буферном растворе (рН=7,0), после чего центрифугировали при 6000g в течение 15 мин.

Активность АОФ определяли спектрофотометрически: СОД - по модифицированной адренохромной методике (Misra, Fridovich, 1972), ката-лазы - по количеству разложенной перекиси водорода (Bears, Sizer, 1952). За 1 усл. ед. активности СОД принимали количество фермента, способное затормозить реакцию автоокисления адреналина на 50%. Активность каталазы выражали в мкмоль Н202, разложенной за 1 минуту. Активность ферментов рассчитывали на 1 г сырой ткани.

Полученные данные обрабатывали с использованием пакетов статистических программ MS Excel и Statgraphics общепринятыми методами вариационной статистики. Сравнение проводили с применением непараметрического критерия (U) Вилкоксона-Манна-Уитни. Для оценки степени влияния факторов на активность АОФ использовали дисперсионный анализ (Коросов, Горбач, 2007).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Влияние световых режимов на активность антиоксидантных ферментов в органах крыс

В результате проведенного эксперимента были выявлены органотка-невые особенности возрастной динамики активности АОФ. В печени у крыс, содержавшихся в условиях стандартного освещения (12/12, 1Л)), активность СОД (Рис.1) была выше у стареющих и старых животных (18 и 24 месяца, соответственно) по сравнению со взрослыми (12 месяцев). В сердечной мышце, легких и почках взрослых крыс отмечено значительное уменьшение активности СОД по сравнению с молодыми животными (6 месяцев).

120С-ЮТ-

СОД

5 600 t

£ 400

15 20 Возраст, мес.

х 1600

| 1400

а! 1200 х

,а 1000

§ 800 х g 600

1 400

200

6J2

15 20 Возраст, мес.

Группы:

■ LL-1 -С

Рис. 1. Возрастная динамика активности АОФ в печени крыс при различных режимах освещения. (М±т)

Условные обозначения: LD - стандартное освещение, LL - постоянное освещение с месячного возраста, LL-14 - постоянное освещение с 14 месяцев; 6, 12, 15, 18, 24 - изменения достоверны по сравнению с 6-ти 12-ти, 15-ти, 18-ти и 24-месячными крысами при одинаковых световых режимах; * - различия достоверны по сравнению с животными, содержавшимися при LD, 0 - различия достоверны по сравнению с животными, содержавшимися при LL (р<0,05, критерий Вилкоксона-Манна-Уитни).

LL-14

Несмотря на сходство возрастных изменений активности данного фермента в сердце, легких и почках ее уровень значительно различался. Активность СОД в скелетной мышечной ткани у старых крыс (24 месяца) была достоверно ниже, чем у взрослых животных. Активность каталазы в процессе старения животных снижалась в печени (Рис. 1), почках и легких, не изменялась в сердце и незначительно увеличивалась в скелетных мышцах, В печени (Рис. 1) и почках возрастные изменения выявлялись не только в уровне активности, но и в рассогласовании сопряженных изменений активности антиоксидантных ферментов - при снижении активности СОД, активность каталазы повышалась и наоборот.

В отличие от других органов, в селезенке у старых животных наблюдалось возрастное повышение активности ферментов. У 24-месячных крыс активность СОД в этом органе была выше, чем у 12-месячных животных, а каталазы, чем у молодых крыс. Указанные изменения могут быть связаны со способностью лейкоцитов (количество которых в селезенке увеличивается с возрастом) генерировать АФК, повреждающих мембрану эритроцитов и усиливающих их гемолиз у старых животных (Weiss, 1980).

Несмотря на то, что кры-

rih

Q Плацебо

NL IL

Световые режимы

Группы:

Ш Мелатонин

Рис. 2. Влияние световых режимов и геропро-текторов на активность каталазы в печени 18-месячных крыс (М±т).

Условные обозначения: 6, 12 - изменения достоверны по сравнению с 6-ти и 12-месячными крысами, находившимися при одинаковых световых режимах; I, II - изменения достоверны по сравнению с животными, содержавшимися при стандартном и естественном освещении, соответственно; * изменения достоверны, по сравнению с плацебо (р<0,05, критерий Вилкоксона-Манна-Уитни).

сы достаточно долгое время разводились и использовались как лабораторные животные, для изученных нами ферментов в большинстве органов зарегистрирована сезонная цикличность изменений. Так, например, в печени дисперсия активности СОД на 8,64% и каталазы на 13,54% определялась фактором «сезон».

Различные световые режимы оказывали модулирующее влияние на возрастные изменения ферментов АОС. Содержание животных с одномесячного возраста в условиях постоянного освещения (ЬЬ) приводило к снижению активности СОД в печени у 12-месячных крыс по сравнению с

животными при естественном освещении (NL) и в легких у 24-месячных крыс по сравнению с животными, находившимися в стандартных световых условиях (LD). В LL световом режиме активность каталазы в печени у стареющих крыс (Рис. 2), в почках у молодых и старых и в легких у старых крыс была ниже, чем у животных при стандартном освещении. Причиной таких изменений, вероятно, является угнетение постоянным освещением синтеза эпифизарного мелатонина - мощного антиоксидан-та, способного не только непосредственно взаимодействовать с АФК, но и влиять на экспрессию генов кодирующих АОФ (Allegra et al., 2003; Rodrigues et al., 2004).

Влияние естественного освещения на уровень активности АОФ в органах крыс отмечено только в возрасте 12 и 24 месяцев. У крыс этих возрастов, в NL условиях освещения, происходило снижение активности СОД в легких, а также каталазы в почках (Рис. 3) и скелетных мышцах по сравнению с животными, содержавшимися в LD режиме. Крысы достигали возраста 12 и 24 месяцев в конце мая, когда на северо-западе России наблюдается период «белых ночей» и продолжительность дня практически совпадала с LL режимом. Возможно, сходное влияние естественного освещения Карелии в весеннее время года и постоянного освещения на возрастные изменения активности АОФ связано со снижением синтетической функции эпифиза при увеличении длительности светового дня.

Содержание животных в постоянной темноте (DD) способствует усилению работы эпифиза и сопровождается увеличением синтеза мелатонина этой железой (Simonneaux, Ribclayga, 2003). Воздействие DD режи-

700 600 500 400 300 200 100

700 600 500 400 300 200 100 О

Г*1

ШШ шШ.

12 месяцев

NL LL

Световые режимы

24 месяца

12 в 12

rft- р rf-

1 1

NL LL

С] Плацебо

Световые режимы Группы: Ш Мепатонин

ríi

r*i

Эпиталон

Рис. 3. Влияние световых режимов и геропро-текторов на активность каталазы в почках крыс разных возрастов (М±ш). Условные обозначения: как на рисунке 2.

ма приводило к снижению активности СОД в легких у старых крыс и ка-талазы в печени стареющих животных (Рис. 2) по сравнению с крысами в группе ЫЭ. В других исследованных органах влияния постоянной темноты на активность АОФ не установлено. Те изменения, которые обнаружены при воздействии постоянной темноты были идентичны тем, которые наблюдались у крыс, находившихся при постоянном освещении. Вероятно, в ОО световых условиях, в отличие от ЬЬ, когда синтез эпифи-зарного мелатонина блокируется, определяющим фактором являлось не увеличение концентрации мелатонина, а отсутствие суточной периодичности его синтеза (Бтоппеаих, Ribclayga, 2003).

С возрастом влияние на ферменты АОС таких факторов, как световой режим и пол животных становилось более выраженным (Рис. 4). По данным дисперсионного анализа у 6-месячных крыс влияния светового фактора на активность СОД в печени не было выявлено. В 12 месяцев дисперсия данного показателя в этом органе на 27,80%, а в 18 месяцев - на 28,05% определяется фактором «световой режим». Для активности ката-лазы в печени наблюдалась аналогичная картина: отсутствие влияния в 6 месяцев с последующим его увеличением до 22,74%, 28,24%, и 39,90% в старшие возрастные периоды (12, 18 и 24 месяца, соответственно). Влияние этого фактора на активность СОД в легких и активность каталазы в почках у старых крыс (24 месяца) было в 2,5 раза сильнее по сравнению с молодыми животными.

Группы:

| | Поп [1Щ Препарат [¿й] Световой режим

Рис. 4. Влияние изученных факторов на активность АОФ в органах крыс разного возраста (по данным дисперсионного анализа)

Полученные результаты свидетельствуют, что по мере старения животных в приспособительную реакцию все больше включаются АОФ, так как ферментативный компонент АОС, в отличие от низкомолекулярных антиоксидантов (Ильина и др., 2008), является эволюционно более молодым и более чувствителен к различным экспериментальным воздействиям (Зенков, Ланкин, Меньшикова, 2003).

Влияние фактора «пол животных» (Рис. 4), связано с уровнем половых стероидов у самцов и самок, что отражается на метаболизме мелато-нина. Установлено, что тестостерон стимулирует синтез этого пинеаль-ного гормона, тогда как кастрация приводит к снижению его образования (Hernandez et al., 1990). При увеличении продукции эстрадиола синтез мелатонина снижается, а овариэктомия вызывает обратный эффект (Hayashi, Okatani, 1999; Okatani, Morioka, Hayashi, 1999).

Таким образом, выявлено органоспецифичное возрастное снижение активности исследованных ферментов у крыс, свидетельствующее о «старении» ферментативного компонента АОС. Изменение функционального состояния эпифиза при воздействии световых режимов оказывало модулирующее влияние на возрастную динамику активности СОД и каталазы в органах крыс. Содержание животных в условиях постоянного освещения с возраста 1 месяца приводило к снижению активности АОФ - ускоренному «старению» исследованной ферментной системы, что, вероятно, может являться следствием угнетения светом синтетической функции эпифиза. Наши данные согласуются с результатами И.А. Виноградовой (2009) о том, что у крыс в группе LL средняя и максимальная продолжительность жизни были меньше, а частота развития спонтанных новообразований повышена по сравнению с животными при LD. Снижение активности ключевых ферментов АОС, наблюдаемое нами в LL условиях, может сопровождаться неконтролируемым образованием АФК, что играет значительную роль при канцерогенозе и в процессе старения (Harman., 1956; Эмануэль, 1975).

Влияние естественного освещения зависело от сезона года. Активность как СОД, так и каталазы снижалась в весенний период при, практически, круглосуточном освещении («белые ночи»). Содержание животных в естественных световых условиях способствовало увеличению темпов старения, сокращению продолжительности жизни и повышению, даже в большей степени, чем при LL, риска развития опухолей (Виноградова, 2009), что по мнению автора связано с нарушением периодических процессов, направленных на приспособление организма к циклическим изменениям окружающей среды.

При усилении секреторной функции эпифиза (в условиях постоянной

темноты) возрастные изменения активности СОД и каталазы в ряде органов были сходны с теми, которые наблюдались при постоянном освещении. Возможно, в условиях световой депривации определяющим фактором является не увеличение уровня мелатонина, а отсутствие суточной периодичности его синтеза. Наряду с этим у крыс в группе DD отмечено снижение темпов старения организма и риска развития опухолей (Виноградова, 2009).

Влияние мелатонина и эпиталона на активность антиоксидантных

ферментов

Влияние геропротекторов на активность АОФ в органах крыс зависело от режима освещения, при котором содержались животные, и, опосредованно, от уровня эндогенного мелатонина, т.к. содержание при различных световых режимах приводит либо к блокаде при постоянном освещении, либо к усилению его синтеза при световой депривации (Аниси-мов и др., 1997; Анисимов, 2003; Reiter, 1993).

Отмечена тканевая специфика реакции исследованных ферментов АОС на препараты. У молодых крыс (6 месяцев), получавших мелатонин в стандартных световых условиях (LD), активность каталазы в печени была выше, чем у интактных животных. Введение эпиталона при LD световом режиме приводило к снижению активности этого фермента в почках молодых и старых (Рис. 3) животных и в легких молодых крыс по сравнению с группой плацебо. Специфика изменений активности СОД и каталазы под влиянием геропротекторов может быть обусловлена особенностями взаимодействия мелатонина с активными формами кислорода. Гормон может реагировать с перекисью водорода, являющейся субстратом для каталазы, и не реагирует с супероксидным анион-радикалом, являющимся субстратом для СОД, что продемонстрировано в опытах in vitro (Marshall et al., 1996; Allegra et al, 2003).

В условиях постоянного освещения (LL) оба препарата вызывали повышение активности каталазы в печени 18-месячных (Рис. 2) и почках 6-месячных крыс по сравнению с контрольными животными. Известно, что воздействие постоянного освещения значительно снижает синтез эпифи-зарного мелатонина, а дополнительное введение гормона или вещества, стимулирующего его синтез, может являться причиной повышения активности АОФ. Сходное влияние препаратов было отмечено и в других исследованиях. Показано (Хавинсон, Мыльников, 2000), что введение эпиталона и мелатонина, значительно увеличивает удельную активность

каталазы и снижает уровень продуктов ПОЛ у £>. melanogaster. Аналогичные результаты были получены при исследовании общей антиокси-дантной активности сыворотки крови крыс, получавших мелатонин и эпиталамин (Анисимов и др.,1997).

У крыс, находившихся при естественном освещении (МЦ, влияние геропротекторов на активность АОФ было разнонаправленным. Эпита-лон, в отличие от мелатонина, снижал активность СОД в почках у 18-месячных крыс и каталазы в легких у 12-месячных животных. Ранее (Анисимов и др., 1997) также была отмечена разнонаправленность влияния препаратов на активность СОД и церулоплазмина и высказано предположение о том, что антиоксидантные свойства мелатонина связаны с его антирадикальной активностью - способностью непосредственно взаимодействовать со свободными радикалами, а эпиталамина - с воздействием на систему антиоксидантных ферментов.

В отличие от других изученных нами органов в сердечной и скелетной мышечной ткани применение гормона и тетрапептида не влияло на активность исследованных АОФ. Возможной причиной этого является низкий базальный уровень мелатонина в этих тканях, который лишь незначительно изменяется, по сравнению с другими тканями, при его дополнительном введении (Куеёег, Мскаас, 1961; ЬаЫп е1 а1., 2004).

Таким образом, максимальное количество изменений активности ферментов АОС в тканях органов под влиянием препаратов отмечено для групп, содержавшихся в условиях постоянного и естественного освещения. Это согласуется с данными И.А. Виноградовой (2009) о том, что введение крысам в ночные часы мелатонина или в утреннее время эпита-лона оказывает нормализующее влияние на большинство показателей у животных, содержавшихся в условиях постоянного или естественного режимов освещения, и приводит к замедлению процессов старения, торможению развития у них возрастной патологии, включая новообразования, и увеличивает продолжительность жизни.

Нами было показано, что при естественном освещении действие препаратов на активность АОФ носило преимущественно разнонаправленный, а при постоянном - однонаправленный характер. В последнем случае и мелатонин, и эпиталон повышали активность каталазы, что, очевидно, связано с низким базальным уровнем эндогенного мелатонина. Введение экзогенного препарата даже в достаточно низких (физиологических) дозах приводило к имитации естественного периодического повышения его содержания в органах и тканях. Наблюдаемые в условиях естественного освещения изменения можно охарактеризовать как компенсаторные в ответ на поступление в организм мелатонина (экзогенного

антиоксиданта) или эииталона (вещества, повышающего его эндогенный уровень).

Влияние момента начала воздействия постоянного освещения на активность антиоксидантных ферментов в органах крыс

LD/LD LL/LL

Световые режимы

1400 ; 1200 ; 1000 : 800 : боо ; 4оо 200

гЬ

Световые режимы

Рис. 5. Влияние режимов освещения на активность АОФ в печени 3-месячных крыс (М±т).

Условные обозначения: NL/NL, LD/LD, LL/LL - беременные самки и крысята от них с момента рождения содержались при естественном, стандартном и постоянном освещении, соответственно, LD/LL - беременные самки содержались при стандартном освещении, а крысята от них при постоянном освещении с момента рождения; I - изменения достоверны по сравнению животными, которые содержались в группе NL/NL (р<0,05).

Установлено, что воздействие постоянного освещения как на беременных самок, так и на крысят с момента рождения оказывало модулирующее действие на активность ферментов антиокси-дантной системы потомства. Влияние постоянного освещения, независимо от того, подвергались ли его воздействию самки во время беременности и новорожденные крысята (LL/LL) или крысята сразу после рождения (LD/LL), вызывало рассогласование сопряженных изменений активности АОФ в печени (Рис. 5) и почках у крыс в 3-месячном возрасте. Это проявлялось значительным снижением активности СОД с параллельным повышением активности каталазы.

При естественном световом режиме (NL/NL) у 3-месячных крыс изменения активности антиоксидантных ферментов в печени (Рис. 5) и почках противоположны наблюдаемым в группах LD/LL и LL/LL. Данный возраст крыс (3 месяца) приходился

на декабрь, когда происходит уменьшение продолжительности светлого времени суток и увеличение длительности ночей на северо-западе России. Такие изменения фотопериода сопровождаются усилением синтеза антиоксиданта-мелатонина (Бшюппеаих, Ribelayga, 2003), что, возможно, являлось причиной полученных нами результатов.

У крыс, содержавшихся в условиях постоянного освещения с 14 месяцев (IX-14), наблюдалась синхронность изменений активности ферментов в печени (Рис. 1) и почках. При увеличении активности СОД возрастала и активность каталазы. Для этих ферментов в обоих органах зарегистрирована сезонная цикличность изменений, причем максимальные значения активности отмечались в двухлетнем возрасте, а не в 12 и 18 месяцев, как это происходило в группе IX.

В сердечной мышце и легких у крыс, содержавшихся в IX режиме, активность СОД снижалась уже к концу первого года и сохранялась на этом уровне в течение дальнейшей жизни. У крыс IX-14 активность СОД в сердце резко увеличивалась, начиная с 15 месяцев, и среднее ее значение к 30 месяцам более чем в 7 раз превышало таковое у 15-месячных животных. Динамика возрастных изменений активность этого фермента в легких и селезенке крыс, содержащихся при постоянном освещении с 14 месяцев, в отличие от животных при IX освещении, характеризовалась У-образной кривой - снижалась к 24 и повышалась к 30 месяцам.

Полученные данные свидетельствуют о более позднем «старении» ферментативного компонента АОС в большинстве органов крыс, содержавшихся при постоянном освещении с 14 месяцев, по сравнению с IX.

Таким образом, изменение активности АОФ в процессе старения зависело от возраста, в котором начиналось воздействие постоянного освещения. Угнетение синтетической функции эпифиза как у самок в период беременности, так и у новорожденных крысят приводило к рассогласованию в изменении активности СОД и каталазы. У крыс, находившихся при постоянном освещении с одномесячного возраста, нарушение сопряженных изменений активности СОД и каталазы происходило в более позднем возрасте (12 и 18 месяцев). У крыс, с 14 месяцев содержавшихся в условиях постоянного освещения, отмечена синхронность изменений активности АОФ. «Старение» ферментативного компонента АОС у животных этой группы наблюдалось в более позднем возрасте (в 24 месяца), чем у крыс в IX режиме.

Эффект момента «физиологической пинеалэктомии» на активность АОФ согласуется с изменениями продолжительности жизни у крыс в группах IX, IX и IX-14 (Утортс1оуа й а1., 2010). Было показано, что и у самок и у самцов крыс, находившихся в 11-14 режиме средняя и максимальная продолжительность жизни достоверно выше, чем у крыс, содержавшихся при постоянном освещении с одного месяца. Средняя и максимальная продолжительность жизни крыс, содержавшихся при IX освещении, были значительно ниже по сравнения с животными других групп.

Полученные нами результаты являются подтверждением предполо-

жения Уолтера Пиерпаоли (Pierpaoli, Bulian, 2005) о ключевой роли эпифиза в запуске «программы» старения организма. Воздействие постоянного освещения, подавляющего функциональную активность эпифиза, с возраста 14 месяцев, способно приводить к более позднему «старению» ферментативного компонента антиоксидантной системы крыс, что, возможно, является одной из причин продления жизни животных.

ВЫВОДЫ

1. Выявлено органоспецифичное возрастное снижение активности АОФ у крыс («старение» ферментативного компонента АОС). При этом в ряде органов отмечается асинхронность в изменениях активности СОД и каталазы. Наиболее чувствительными к экспериментальным воздействиям оказались изученные показатели в печени и почках крыс.

2. Различные световые режимы оказывают модулирующее влияние на возрастные изменения активности СОД и каталазы в органах крыс. Постоянное освещение ускоряет процесс «старения» исследованной ферментной системы. Влияние естественного освещения зависит от сезона года - активность СОД и каталазы снижается в весенний период при круглосуточном освещении («белые ночи»). При постоянной темноте динамика возрастных изменений АОФ в ряде органов сходна с наблюдаемыми при постоянном освещении.

3. Действие мелатонина и эпиталона на АОФ зависит от световых режимов, в которых содержатся крысы. Наблюдаемые изменения можно охарактеризовать как компенсаторные в ответ на поступление в организм мелатонина (потенциального антиоксиданта) или эпиталона (вещества, повышающего его синтез).

4. Изменения активности АОФ при функциональном «выключении» эпифиза зависят от возраста, в котором начинается воздействие постоянного освещения. Угнетение синтетической функции пинеальной железы как у беременных самок, так и у крысят с момента рождения, приводит к рассогласованию сопряженного изменения активности СОД и каталазы у потомства.

5. Воздействие постоянного освещения с 14-месячного возраста характеризуется синхронным изменением активности СОД и каталазы и замедляет «старение» ферментативного компонента АОС.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АОС - антиоксидантная система, АОФ - антиоксидантные ферменты, АФК - активные формы кислорода, ПОЛ - перекисное окисление липидов, СОД - супероксиддисмутаза.

LD - группа крыс, содержавшихся при стандартном освещении (12/12), LL - группа крыс, содержавшихся при постоянном освещении с одномесячного возраста,

NL - группа крыс, содержавшихся при естественном освещении с одномесячного возраста,

DD - группа крыс, содержавшихся при постоянной темноте с одномесячного возраста,

LL-14 - группа крыс, содержавшихся при постоянном освещении с четырнадцатимесячного возраста,

NL/NL - беременные самки и крысята от них с момента рождения содержались при естественном освещении,

LD/LD - беременные самки и крысята от них с момента рождения содержались при стандартном освещении,

LL/LL - беременные самки и крысята от них с момента рождения содержались при постоянном освещении,

LD/LL - беременные самки содержались при стандартном освещении, а крысята от них с момента рождения при постоянном освещении.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах

1. Виноградова И.А., Юнаш В.Д., Федорова A.C., Илюха В.А., Хижкин Е.А., Унжаков А.Р. Возрастные изменения физической работоспособности и некоторых биохимических показателей мышц крыс под влиянием световых режимов и гормонов эпифиза // Успехи геронтологии - 2007- Т. 20, №1. - С. 66 - 73.

2. Ильина Т.Н., Виноградова И.А., Илюха В.А., Хижкин Е.А., Анисимов В.Н., Хавинсон В.Х. Влияние геропротекторов на возрастные изменения антиок-сидантной системы печени крыс при различных световых режимах // Успехи ге-ронтол. - 2008. - Т. 21, Вып. 3. - С. 386 - 393.

3. Vinogradova I.A., Anisimov V.N., Bukalev A.V., llyukha V.A., Khizhkin E.A., Lotosh T.A., Semenchenko A.V., Zabezhinski M.A. Circadian disruption induced by light-at-night accelerates aging and promotes tumorigenesis in young but not in old rats // Aging.- 2010,- Vol 2., № 1P. 82 - 92.

4. Хижкин E.A., Илюха B.A., Ильина Т.Н., Унжаков А.Р., Виноградова И.А., Аннсимов В.Н. Антиоксидантная система и энергообеспечение сердца крыс при ста-

рении зависят от световых режимов и устойчивы к введению меяатонина // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины - 2010 - № 3 - С. 363 - 365.

5. Хижкин Е.А., Илюха В.A., JIotoui Т.А., Виноградова И.А., Анисимов В.Н. Особенности реагирования антиоксидантных ферментов в органах крыс на нарушение циркадианных ритмов на разных этапах онтогенеза // Ученые записки Петрозаводского государственного университета - 2010.- №4(109).- С. 22 - 26.

Работы, опубликованные в сборниках трудов, в материалах региональных, российских и международных конференций

6. Унжаков А.Р., Илюха В.А., Хижкин Е.А., Виноградова И.А. Влияние световых режимов и гормонов эпифиза на изоферментные спектры лактатдегид-рогеназы гомогенатов органов 18-месячных крыс // Медицинский академический журнал.- 2005,- 5, №3, прил. 7. (Симпозиум «Световой режим. Старение и рак.», Петрозаводск, Кондопога, 2005., Материалы научной сессии). - С. 38 - 40.

7. Хижкин Е.А. Влияние световых режимов и гормонов эпифиза на возрастные изменения изоферментных спектров лактатдегидрогеназы мышечной ткани крыс // 10-я Путинская школа-конференция молодых ученых «Биология -наука XXI века». Пущино, Московская область, 2006. С. 172.

8. Ильина Т.Н., Виноградова И.А., Унжаков А.Р., Руоколайнен Т.Р., Илюха

B.А., Федорова A.C., Хижкин Е.А., Вельб А.Н. Влияние световых режимов на возрастные изменения антиоксидантной системы и процесс гликолиза в органах крыс // 3-я Региональная научно-практическая конференция Северо-западного федерального округа «Проблемы геронтологии и гериатрии-2006». Сыктывкар, 2006. С. 86-87.

9. Илюха В.А., Калинина С.Н., Ильина Т.Н., Хижкин Е.А., Подлепина Л.Г., Фартышева М.В. Реакция антиоксидантной системы млекопитающих на биологически активные вещества обуславливается экологическими особенностями вида II Научные труды II Съезда физиологов СНГ. Молдова, Кишинев, 2008.

C. 262.

10. Илюха В.А., Белоус A.B., Виноградова И.А., Ильина Т.Н., Калинина С.Н., Хижкин Е.А. Является ли влияние мелатонина на антиоксидантную систему уравнением со многими неизвестными? // Тез. докл. Всероссийской научно-практ. конф. «50 лет мелатонину: итоги и перспективы исследований». Санкт-Петербург, 2008. С. 19.

11. Илюха В.А., Виноградова И.А., Ильина Т.Н., Хижкин Е.А., Анисимов В.Н. Возрастные изменения систем генерации и тушения активных форм кислорода у крыс при различных световых режимах и их коррекция геропротекторами // Всероссийская конференция с международным участием «Северные территории России: проблемы и перспективы развития». Архангельск, 2008. С. 536 - 538.

12. Хижкин Е.А. Функциональное состояние эпифиза влияет на возрастные изменения антиоксидантных ферментов и метаболизма мышечной ткани крыс // Материалы конференции «XV Школа по биологии развития». Звенигород, Московская область, 2008. С. 112 - 114.

13. Хижкин Е.А., Белоус A.B. Функциональное состояние пинеальной железы влияет на антиоксидантныс ферменты и метаболизм в печени крыс // Материалы конференции «Актуальные проблемы экологии и эволюции в исследованиях молодых ученых». Москва, 2008. С. 401.

14. Илюха В.А., Виноградова И.А., Ильина Т.Н., Узенбаева Л.Б., Хижкин Е.А., Унжаков А.Р., Голубева А.Г., Анисимов В.Н., Хавинсон В.Х Влияние эпи-талона и мелатонина на физиолого-биохимические показатели крыс с различной функциональной активностью эпифиза // Тезисы докладов IV российского симпозиума «Белки и пептиды». Казань, 2009. С. 197.

15. Илюха В.А., Узенбаева Л.Б., Виноградова И.А., Ильина Т.Н., Хижкин Е.А., Букалев A.B. О некоторых физиолого-биохимических особенностях старых крыс-опухоленосителей // V научно-практическая геронтологическая конференция с международным участием, посвященная памяти Э.С. Пушковой «Пушков-ские чтения». Санкт-Петербург, 2009. С. 221 - 222.

16. Хижкин Е.А., Лотош Т.А., Илюха В.А., Виноградова И.А. Особенности реагирования антиоксидантных ферментов в органах крыс на нарушение цирка-дианных ритмов на разных этапах онтогенеза // Там же С. 238 - 239.

17. Хижкин Е.А., Морозов A.B., Айзиков Д.Л., Илюха В.А., Виноградова И.А. Постоянное освещение в период беременности и раннего постнатального онтогенеза модулирует активность антиоксидантных ферментов у крыс // VI научно-практическая геронтологическая конференция с международным участием, посвященная памяти Э.С. Пушковой «Пушковские чтения». Санкт-Петербург,

2010. С. 293-294.

18. Хижкин Е.А., Ильина Т.Н., Лотош Т.А., Илюха В.А., Виноградова И.А., Анисимов В.Н. Влияние постоянного освещения на антиоксидантную систему крыс зависит от возраста животных//Труды Карельского НЦ РАН - 2010.- №2-С. 62 - 67.

19. Хижкин Е.А., Лотош Т.А., Илюха В.А., Виноградова И.А., Анисимов В.Н. Эффект постоянного освещения на антиоксидантную систему в органах крыс зависит от возраста животных // XXI съезд Физиологического общества им. И.П. Павлова. Калуга, 2010. С. 655.

20. Хнжкин Е.А., Илюха В.А., Виноградова И.А., Лотош Т.А. Влияние мелатонина на возрастные изменения активности антиоксидантных ферментов у крыс с различным функциональным состоянием эпифиза // VIII Международная конференция «Биоантиоксидант». Москва, 2010. С. 495 - 496.

21. Хижкин Е.А., Баишникова И.В., Ильина Т.Н., Виноградова И.А., Илюха В.А. Влияние нарушения светового режима в период беременности и в раннем онтогенезе на антиоксидантную систему крыс // Медицинский академический журнал,- 2010.- 5, №10,- С. 223.

22. Илюха В.А., Виноградова И.А., Ильина Т.Н., Узенбаева Л.Б., Хижкин Е.А., Кижина А.Г., Анисимов В.Н., Хавинсон В.Х. Сравнительная характеристика влияния эпиталона и мелатонина на физиолого-биохимические показатели крыс // Тезисы докладов V российского симпозиума «Белки и пептиды». Петрозаводск,

2011. С. 223.

23. Илюха В.А., Виноградова И.А., Хижкин Е.А., Ильина Т.Н., Узенбаева Л.Б., Лотош Т.А., Айзиков Д.Л., Кижина А.Г., Анисимов В.Н. Влияние постоянного и естественного освещения на физиологическое состояние крыс - роль сроков начала воздействия // Научные труды III Съезда физиологов СНГ. Украина, Ялта, 2011.С. 292.

Сдано в печать 14. 10.20 И г. Формат 60x84Vi6. Бумага офсетная. Гарнитура Times. Уч.-изд. л. 1,1. Усл. печ. л. 1,3. Тираж 100. Изд. № 237 Заказ № 994

Карельский научный центр РАН Редакционно-издательский отдел 185003, Петрозаводск, пр. А. Невского, 50

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Хижкин, Евгений Александрович

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.„.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Биологическая роль антиоксидантных ферментов.

1.2: Влияние функционального состояния эпифиза на организм млекопитающих.

1.3. Участие геропротекторов в регуляции процессов старения.

1.3.1. Мелатонин.!.:.

1:3;2: Эпиталон.„.„.„.:.

Глава 2. МАТЕРИАЛБ1И МЕТОДЬГИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Объекты исследования. ; 2.2. Схемы постановки экспериментов.

23. Методы исследования;.

2.4: Статистическая обработка данных.

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.:. 3 Л-. Влияние световых; режимов на активность антиоксидантных ферментов. в органах крыс.

• 3.2. Влияние мелатонина и эпиталона на- активность антиоксидантных ферментов в органах крыс.

3.3. Влияние момента начала воздействия постоянного освещения на активность, антиоксидантных ферментов в органах крыс.

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. Влияние световых режимов на активность антиоксидантных ферментов в органах крыс. 4.2; Влияние мелатонина и эпиталона на активность антиоксидантных ферментов

4.3; Влияние момента начала воздействия постоянного освещения на активность антиоксидантных ферментов в органах крыс.

ВЫВОДЫ.

БЛАГОДАРНОСТИ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Влияние функционального состояния эпифиза на возрастные изменения антиоксидантных ферментов в органах крыс"

Актуальность проблемы. Роль антиоксидантной системы (АОС) состоит в регуляции свободнорадикальных процессов и обезвреживании свободных радикалов и перекисей, к которым относятся активные формы кислорода (АФК). Их неконтролируемая наработка может привести к развитию патологий. Одним из способов защиты клеток от АФК является повышение (восстановление) активности антиоксидантных ферментов (АОФ) посредством усиления их функции и/или синтеза de novo (Gutteridge, 1995). Баланс между системами генерации и тушения АФК необходим для сохранения гомеостаза при действии на организм разнообразных факторов среды (Зенков, Ланкин, Меньшикова, 2001). ~ Реакция организма на изменение световых условий окружающей среды обусловлена пинеальной железой (эпифизом). Изменение функционального состояния эпифиза возможно как за счет модификации световых ритмов, так и в результате применения веществ, усиливающих функциональную активность. Воздействие постоянного освещения приводит к подавлению синтетической функции эпифиза, а постоянной темноты к усилению синтеза гормона-геропротектора мелатонина (Simonneaux, Ribelayga, 2003; Anisimov, 2006). На северо-западе России (в условиях Карелии) наблюдается своеобразный фотопериодизм с длинным световым днем в весенне-летний период и короткой продолжительностью дня в осенне-зимний период. Модифицирующее действие постоянного освещения на ферменты АОС описаны многими исследователями (Pablos et al., 1998; Albarran et al., 2001; Tomas-Zapico et al., 2003; Túnez et al., 2003), однако в подобных работах воздействие света было кратковременным.

АФК и/или торможение их генерации и регуляция активности АОФ в результате воздействия на генетический аппарат клетки. Усилению синтетической функции эпифиза и увеличению выброса в кровь мелатонина, помимо воздействия постоянной темноты, способствует синтетический тетрапептид - эпиталон (А1а-01и-А8р-01у) (Хавинсон, Анисимов, 2003).

В литературе имеются сведения о том, что эпифиз в определенные возрастные периоды способен запускать или тормозить внутреннюю «программу» старения организма (ПеграоП, ВиНап, 2001, 2005). До настоящего времени остается не выясненным вопрос как на разных стадиях онтогенеза эпифиз влияет на основные физиологические функции организма млекопитающих, в том числе и на активность АОФ.

Таким образом, изучение возрастных изменений активности АОФ при длительном нарушении светового режима на разных этапах постнатального онтогенеза, а также влияния препаратов эпифиза является не только актуальным, но и имеет практическую значимость.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

2. Оценить реакцию исследуемых ферментов на экзогенный мелатонин и эпиталон при старении в органах крыс, содержавшихся в различных световых условиях.

Научная новизна. Впервые исследованы возрастные изменения^ АОФ тканей органов-крыс при-изменении функционального состояния эпифиза в течение длительного времени различными режимами освещения, а также на введение геропротекторов. Выявлено органоспецифичное возрастное * снижение активности АОФ у крыс («старение» ферментативного компонента АОС). Воздействие на> крыс естественного - и особенно постоянного освещения ускоряли этот процесс, а мелатонин и эпиталон замедляли его.

1 • Впервые показано,- что угнетение синтетической функции эпифиза постоянным-освещением на разных этапах постнатального развития может как индуцировать, так и замедлять, процесс «старения» ферментативного компонента АОС. Воздействие постоянного освещения« на самок в период беременности, и крысят с момента рождения, приводило к рассогласованию активности-АОФ'у крысят уже в 3-месячном возрасте: Установлено, что у крыс, находившихся1 при постоянном освещении с одномесячного возраста, нарушение сопряженного изменения активности СОД и каталазы происходило в более позднем возрасте (12 и 18 месяцев), а воздействие постоянного освещения с 14-месячного возраста характеризовалось синхронным изменением активности АОФ и оказывало замедляющий эффект на «старение» ферментативного компонента АОС.

Практическая значимость работы. Полученные данные дополняют имеющиеся* сведения-* о механизмах становления в онтогенезе ферментативного компонента АОС и его функционировании при изменении световых условий окружающей среды. Результаты исследований могут быть использованы для составления рекомендаций населению, проживающему в условиях светового загрязнения в крупных городах, а также на территории со специфическим фотопериодизмом (длинный световой день весной и летом — «белые ночи» - и короткий в осенне-зимний период).

Обнаружение антиоксидантных свойств мелатонина и эпиталона у животных, содержавшихся в условиях нарушенного светового режима, позволяет говорить о перспективности применения этих препаратов в качестве средств профилактики патологических состояний, связанных с развитием окислительного стресса.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на всероссийских, региональных и международных конференциях: Симпозиум «Световой режим. Старение и рак.» (Петрозаводск-Кондопога, 2005); 10-я Пущинская школа-конференция молодых ученых «Биология — наука XXI" века» (Пущино, 2006); II, III Съезд физиологов СНГ (Кишинев, 2008, Ялта, 2011); Всероссийская научно-практическая конференция «50 лет мелатонину: итоги и перспективы исследований» (Санкт-Петербург, 2008); XV Школа по биологии развития (Звенигород, 2008); конференция молодых ученых «Актуальные проблемы экологии и эволюции в исследованиях молодых ученых» (Москва, 2008); IV, V российский симпозиум «Белки и пептиды» (Казань, 2009, Петрозаводск, 2011); V, VI научно-практическая геронтологическая конференция с международным участием, посвященная памяти Э.С. Пушковой «Пушковские чтения» (Санкт-Петербург, 2009, 2010); ХХЬ съезд Физиологического общества им. И.П. Павлова (Калуга, 2010); VIII Международная конференция «Биоантиоксидант» (Москва, 2010).

Положения, выносимые на защиту:

2. Применение мелатонина или эпиталона оказывает компенсаторный эффект на возрастные изменения АОФ.

Публикации:. По- теме диссертации опубликовано 23 работы, включающих 7 статещ из которых 5 в журналах, рекомендованных ВАК.

Личное участие автора, в* получении* результатов. Автором самостоятельно выполнена работа по сбору материала и аналитическому исследованию активности ферментов АОС - изучена активность СОД и каталазы у крыс; содержавшихся в» различных условиях освещения и получавших геропротекторы. Проведен* сравнительный анализ влияния момента начала воздействия постоянного освещения на возрастные изменения активности- АОФ в органах крыс и статистическая обработка полученных данных.

Объем-и структура работы. Диссертация изложена на 125 страницах машинописного текста, содержит 2 таблицы и 11 рисунков. Работа состоит из введения, обзора литературы, описания,материалов и методов исследования, 3'частей результатов собственных исследований, обсуждения, заключения, выводов и списка литературы, который включает 217 наименований, из них 148 иностранных.

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Хижкин, Евгений Александрович

ВЫВОДЫ

2. Различные световые режимы оказывают модулирующее влияние на возрастные изменения активности СОД и каталазы в органах крыс. Постоянное освещение ускоряет процесс «старения» исследованной ферментной системы. Влияние естественного освещения зависит от сезона года — активность СОД и каталазы снижается, в весенний период при круглосуточном освещении («белые ночи»). При постоянной темноте динамика возрастных изменений АОФ в ряде органов сходна с наблюдаемыми при постоянном освещении.

3. Действие мелатонина и эпиталона на1 АОФ зависит от световых режимов, в которых содержатся крысы. Наблюдаемые изменения можно охарактеризовать как компенсаторные в ответ на поступление в; организм мелатонина (потенциального антиоксиданта) или эпиталона (вещества, повышающего его синтез).

4. Изменения активности АОФ при функциональном «выключении» эпифиза зависят, от возраста; в котором начинается воздействие постоянного освещения. Угнетение синтетической функции пинеальной железы как у беременных самок, так и у крысят с момента рождения, приводит к рассогласованию сопряженного изменения активности СОД и каталазы у потомства.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор выражает искреннюю признательность и благодарность своему учителю и наставнику — научному руководителю д.б.н. Виктору Александровичу Илюхе, а также всем сотрудникам лаборатории экологической физиологии животных ИБ КарНЦ РАН и в частности к.б.н. Л.Б. Узенбаевой, к.б.н. Т.Н. Ильиной и к.б.н. С.Н. Сергиной за ценную профессиональную помощь, научные советы и дискуссии. Глубокая благодарность д.м.н., заведующей кафедрой фармакологии, организации и экономики фармации с курсами микробиологии и гигиены медицинского факультета ПетрГУ И.А. Виноградовой, д.м.н., профессору, руководителю отдела канцерогенеза и онкогеронтологии НИИ онкологии им. проф. H.H. Петрова В.Н. Анисимову, а также сотрудникам вивария Петрозаводского государственного университета (ПетрГУ) за организацию и проведение экспериментов.

Работа выполнялась при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты № 04-04-49168 и № 07-04-00546), ФЦП ГК № 02.740.11.0700 и грантами Президента РФ НШ-306.2008.4 и НШ-3731.2010.4 (руководитель научной школы член-корресподнент РАН, д.б.н., профессор H.H. Немова).

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Хижкин, Евгений Александрович, Петрозаводск

1. Абрамова Ж.И., Оксенгендлер Г.И. Человек и противоокислительные вещества - Л., Наука - 1985- 230 с.

2. Авакян А.Х. Супероксиддисмутазная активность микросом печени при метаболизме производных гидразина монооксигеназной системой // Биоантиоксиданты.—1989 — Т.1 — С. 35-36.

3. Адольф Э. Развитие физиологических регуляций.-М.: Мир, 1971 — 192 с.

4. Анисимов В. Н., Мыльников С. В., Опарина Т. И., Хавинсон В. X. Влияние мелатонина и эпиталамина на продолжительность жизни и перекисное окисление липидов у Drosophila melanogaster // Докл. РАН-1997.- Т. 352, № 5.- С. 704-707.

5. Анисимов В. Н., Прокопенко В. М., Хавинсон В. X. Мелатонин и эпиталамин угнетают процесс свободнорадикального окисления у крыс // Докл. РАН.- 1995.- Т. 343, № 4.- С. 557-559:

6. Анисимов В.Н. Арутюнян A.B. Хавинсон В.Х. Влияние мелатонина и эпиталамина на активность системы антиоксидантной защиты у крыс // Физиология.-1997- 352. №6 С. 831-833.

7. Анисимов В.Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения. СПб.: Наука, 2003.-467 с.

8. Анисимов В.Н. Мыльников C.B. Опарина Т.И. Хавинсон В.Х. Влияние мелатонина и эпиталамина на продолжительность жизни и перикисное окисление липидов у Drosophila melanogaster // Физиология 1997 - 352. №5.- С. 704-707.

9. Ю.Анисимов В.Н. Роль эпифиза (шишковидной железы) в механизмах старения // Успехи геронтологии 1998 - Т. 2 — С. 78-88.

10. Анисимов В.Н., Попович И.Г., Забежинский М.А*. и др. Мелатонин как геропротектор и антиканцероген // 50 лет мелатонину: Итоги и перспективы. / Тезисы докладов. СПб.: Геронологическое общество РАН, 2008.-С. 3-5.

11. Анисимов В.Н., Соловьев М.В. Эволюция концепций в геронтологии СПб.: Эскулап, 1999.- 130 с.

12. Анисимов В.Н., Хавинсон В.Х., Заварзина Н.Ю. и др. Влияние пептидных биорегуляторов и мелатонина на показатели биологического возраста,продолжительность жизни и развитие новообразований у мышей // Успехи геронтологии 2000.- №.4.- С. 80-83.

13. Анисимов В.П. Соловьев М.В. Эволюция концепций в геронтологии — СПб., Эскулап.-1999.- 130 с

14. Анисимов В.Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения. Том 1- СПб., Наука.- 2007.- 481 с.

15. Аршавский И.А. Возрастная физиология — Л.: Наука, 1975.

16. Биленко М.В. Ишемические и реперфузионные повреждения органов — М: Медицина 1989.

17. Болдырев А. А. Карнозин. Биологическое значение и возможности применения в медицине. М.: Изд-во МГУ, 1998 — 320 с.

18. Болдырев A.A. Окислительный стресс и мозг // Соросовский общеобразовательный журнал 2001- 7 — №4 — С. 21—28.

19. Бондаренко JI.A., Анисимов В.Н. Возрастные особенности влияния эпиталамина на метаболизм серотонина в эпифизе крыс // Бюл. эксперим. биологии и медицины 1992 - Т. 113 - С. 194-195.

20. Брюханов A.JL, Нетрусов А.И. Каталаза и супероксиддисмутаза: распределение, свойства и физиологическая роль в клетках строгих анаэробов.// Биохимия 2004 - Т.69, вып.З - С. 1170-1186.

21. Виноградова И.А. Световой режим, мелатонин и старение.// 50 лет мелатонину: Итоги и перспективы. / Тезисы докладов. СПб.: Геронологическое общество РАН 2008.- С. 9-10.

22. Владимиров Ю.А., Азизова О. А., Деев А. И. и др: Свободные радикалы в живых системах // Итоги науки и техники. Сер. Биофизика.- 1991.- Т. 29-С.1-249.

23. Гончарова Н.Д. Хавинсон В.Х. Лапин Б.А. Регулирующее влияние эпиталона на продукцию мелатонина и кортизола у старых обезьян // Бюллетень экспериментальной биологии-и медицины 2001- 131- №4 — С. 466-468.

24. Дубинина Е.Е Биологическая роль супероксидного анион-радикала и супероксиддисмутазы в тканях организма. // Успехи соврем, биологии — 1989.-Т. 108, вып. 1 (4).- С. 3-19.

25. Ивантер- Э.В. Коросов A.B. Введение в количественную биологию-Петрозаводск., ПетрГУ 2003 - 304 с.

26. Илюха В. А. Ферменты антиоксидантной системы в постнатальном онтогенезе у норок // Онтогенез.— 1995.— Т. 26, №2 — С. 115-118.

27. Илюха В.А. Антиоксидантные ферменты в физиологических адаптациях млекопитающих (сравнительно-видовой; онтогенетический и прикладной аспекты): Автореф. дис. д-рабиол. наук Сыктывкар, 2004 — 35 с.

28. Калиман П.А. Биохимия гормонов.- Харьков, ХГУ.—1985 382 с.

29. Канунго М. Биохимия старения: Пер.с англ.-М.: Мир, 1982 296 с.

30. Ковальзон В.М. Мелатонин без чудес // Природа.- 2004.

31. Коркушко О.В., Хавинсон В.Х., Шатило В .Б. Пинеальная железа: пути коррекции пристарении. СПб.: Наука, 2006 204 с.

32. Коросов A.B., Горбач В.В. Компьютерная обработка биологических данных. Петрозаводск. 2007 76 с.

33. Кулинский В.И. Активные формы кислорода и оксидативная модификация макромолекул: польза, вред и защита // Соросовский образовательный журнал 1999 - № 2 - С.294-297.

34. Меныцикова Е.Б. Зенков Н.К. Антиоксиданты и ингибиторы радикальных окислительных процессов // Успехи современной биологии 1993 - 113 — № 4 - С.422-455.

35. Меныцикова Е.Б., Ланкин В.З., Зенков Н.К., Бондарь И.А., Круговых Н.Ф., Труфакин В.А. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты,— М.: Слово, 2006 556 с.

36. Метелица Д.И. Активация кислорода ферментными системами // М: Наука.-1982 256 с.

37. Мирошнеченко О.С. Биогенез, физиологическая роль и свойства каталазы // Укр.биох.журнал — 1992 Т.8, №6.- С. 3-25.

38. Морозов В.Г. Хавинсон В.Х. Пептидные биорегуляторы (25-летний опыт экспериментального и клинического изучения).- СПб., Наука 1996 - 74 с.

39. Ноздрачёв А.Д. Баженов Ю.И. Баранникова Ю.И. Начала физиологии животных Спб:Высшая школа.- 2001- 1088 с.

40. Петрович Ю.А., Гуткин Д.В. Свободнорадикальное окисление и его роль в патогенезе воспаления, ишемии и стресса // Патол. физиология и эксперим. терапия.- 1986 №5.- С. 85-92.

41. Поберезкина Н.Б., Лосинская Л.Ф. Биологическая роль супероксиддисмутазы // Укр. биохим. журн.- 1989 Т. 61, № 2- С. 14-27.

42. Радкевич В.А. Экология Минск,- Высшая школа - 1977- с. 314.

43. Рогинский В.А. Фенольные антиоксиданты: Реакционная способность и эффективность. М.: Наука 1988.

44. Сейфулла Р.Д., Борисова И.Г. Проблемы фармакологии антиоксидантов // Фармакология и токсикология 1990 - № 6- С. 3-10.

45. Силин О.П. Возрастные отличия каталазной активности в разных органах белых крыс при некоторых экспериментальных воздействиях // Пробл. возрастной физиологии, биохимии и биофизики Киев - 1974 - С. 73-76.

46. Соколовский В. В'. Антиоксиданты в профилактике и терапии заболеваний // Международные медицинские обзоры 1993. № 1- С. 11-14.

47. Соколовский В.В., Макаров В.Г., Тимофеева В.М. Возрастные и органотканевые особенности состояния антиоксидантной системы белых крыс // Ж.эвол.биох.и физиол.- 1988.- Т.24, №5.- С. 771-775.

48. Фролькис В.В. Долголетие: действительное и возможное 1989- 336 с.

49. Фролькис В.В. Старение и увеличение продолжительности жизни- Л.: Наука.- 1988.- 239с.

50. Хавинсон В. X. Голубев А. Г. Старение эпифиза // Успехи геронтологии.-2002. №. 9- С.761-770.

51. Хавинсон В. X. Мыльников С. В. Влияние тетрапептида эпифиза на состояние антиоксидантной защиты у ВгоБоркИа melanogaster // Бюлл. эксп. биол. мед.- 2000 № 129.- С. 420-422.

52. Хавинсон В. X. Мыльников С. В. Влияние эпиталона на возрастную динамику ПОЛ у Drosophila melanogaster // Бюлл. Эксп. Биол. Мед.— 2000.-130.- С.585-588.

53. Хавинсон В.Н., Баринов В.А., Арутюнян А.В., Малинин В.В. Свободнорадикальное окисление и старение. СПб.: Наука, 2003. 327 с.

54. Хавинсон В.Х., Анисимов В.Н. Пептидные биорегуляторы и старение. СПб.: Наука.-2003.-223 с.

55. Хавинсон В.Х., Малинин В.В. Пептидная регуляция старения и мелатонин. // 50 лет мелатонину: Итоги и перспективы. / Тезисы докладов. СПб.: Геронологическое общество РАН 2008 - С.42.

56. Хавинсон В.Х., Морозов В.Г. Пептиды эпифиза и тимуса в регуляции старения. СПб.: Фолиант-2001- 159 с.65 .Чазов Е.И., Исаченков В. А. Эпифиз: место и роль в системе нейроэндокринной регуляции. Mi- 1974.

57. Чевари С., Андял Т., Штренгер Я. Определение антиоксидантных параметров крови и их диагностическое значение в пожилом возрасте // Лаб. дело.- 1991.- № 10.- С. 9-13.

58. Шилов И.А. Экология: Учеб.для биол.и мед.спец.вузов М.: Высш.шк., 2000.-512 с.

59. Эмануэль Н. М. Некоторые молекулярные механизмы и перспективы профилактики старения // Изв. АН СССР. Сер. биол 1975 - №4- С. 785794.

60. Этическая экспертиза биомедицинских исследований. Практические рекомендации. Под ред. Белоусова Ю.Б.—Москва, 2005 — 156 с.

61. Abe М., Reiter R.J., Orhii P. et al. Inhibitory effect of melatonin on cataract formation in newborn rats: Evidence for an antioxidative effect for melatonin // J Pineal Res.- 1994.- 17.- P. 94^100.

62. Aikawa E, Nagai T, Tanaka M, Zou Y, Ishihara T, Takano H, Hasegawa H, Akazawa H, Mizukami M, Nagai R, Komuro I Reactive oxygen species in mechanical stress-induced cardiac hypertrophy // Biochem Biophys Res Commun.- 2001.- Vol. 289.- P. 901-907.

63. Allegra M., Reiter R.J., Tan D.-X., Gentile C., Tesoriere L., Livrea M.A. The chemistry of melatonin's interaction with reactive species // J. Pineal Res — 2003.-34.-P. 1-10.

64. Ames B.N. Endogenous oxidative DNA damage, aging, and cancer // Free Rad. Res. Commun.- 1989.- Vol. 7, №1- P. 121-128.

65. Ames B.N. Micronutrient de. ciencies. A major cause of DNAdamage // Ann NY Acad Sci.- 1999.- Vol. 889.- P. 87-106.

66. Anisimov V.N. Light pollution, reproductive function and cancer risk // Neuroendocrinol. Lett 2006.- Vol. 27, № 1-2.- P. 35-52.

67. Ansari K.A., Kaplan E., Shoeman D. Age related changes in lipid peroxidation and protective enzymes in the central nervous system. // Growth, Develop. & Aging.- 1989.- Vol. 53, №1.- P. 117-121.

68. Aoyama H., Mori W., Mori N. Anti-glucocorticoid effects of melatonin in young rats //Acta Pathol Jpn.- 1986 36.- P. 423^128.

69. Arendt J. Melatonin and the pineal gland: influence on mammalian seasonal and circadian physiology // J. Reprod. Fertility 1998 - Vol. 3 - P. 13-22.

70. Austad S.N., Fischer K.E. Mammalian aging, metabolism, and ecology: evidence from the bats and marsupials // J. Gerontol 1991- Vol. 46, №1- Pi B47-B53.

71. Banerjee S. Margulis L. Mitotic arrest by melatonin // Exp. Cell Res 1973.-78.-P. 314-318.

72. Baydas G., Gursu M.F., Yilmaz S. et al. Daily rhythm of glutathione peroxidase activity, lipid peroxidation and glutathione levels in tissues of pinealectomized rats // Neurosci. Lett.- 2002.- Vol. 323.- P. 195-198.

73. Barja de Quiroga G., Perez-Campo R., Lopez—Torres M. Anti-oxidant defences and peroxidation in liver and brain of aged rats // Biochem. J.- 1990 — Vol. 272, №1,- p. 247-250:

74. Barja G., Cadenas S., Rojas C. et al. A decrease of free radical production near critical targets as a cause of maximum longevity in animals // Comp. Biochem. Physiol.- 1994a.- Vol. 108B, №4.- P. 501-512.

75. Baud I., Ardaillou R. Reactive oxygen species: Production and role in the kidney // Am J Physiol.- 1986.- Vol. 251.- P 765-776.

76. Bears R.F., Sizes I.N. A spectral method for measuring the breakdown of hydrogen peroxide by catalase // J. Biol. Chem.- 1952 Vol. 195, №1.- P. 133 -140.

77. Beckman K.B., Ames B.N. Oxidative decay of DNA // J Biol Chem.- 1997.-Vol. 272.- P. 19633-19636.

78. Benzi G., Pastoris O., Villa R.F. Changes induced by aging and drug treatment on cerebral enzimatic antioxidant system. // Neurobiol. Aging.- 1988 — Vol. 9 — P.371-375.

79. Borg D., Racoczy S.-G. Catalase expression in delayed and premature aging mouse models // Experimental Gerontology 2000 - P.199-212.

80. Brown N.S., Bicknell R. Hypoxia and oxidative stress in breast cancer. Oxidative stress: Its effects on the growth, metastatic potential and response to therapy of breast cancer // Breast Cancer Res 2001.- Vol. 3 - P 323-327.

81. Brzezinski A. Melatonin in humans // The New England Journal of Medicine — 1997.- Vol. 3, No 7.- P. 186-195.

82. Bubenik G.A. Purtill R. Brown G.M. Melatonin in the retina and Harderian gland. Ontogeneity, diurnal variations and melatonin treatment // Exp. Eye Res — 1978.-27.-P. 323-333.

83. Burns J.K. Administration of melatonin to non-human primates and to women with breast carcinoma // J Physiol.-1973.- 229.- P. 38 39.

84. Cagnoli C.M., Atabay C., Kharlamova E., Maney H. Melatonin protects neurons from singlet oxygen-induced apoptosis // J Pineal Res.- 1995 18- P. 222-226.

85. Cardinali D.P., Larin F, Wurtman R.J. Control of the rat pineal gland by light spectra // Proc. Nat. Acad. Sci. USA,.- 1972.- Vol. 69, No. 8.- P. 2003-2005.

86. Cristiano F., Haan J.B., Iannello R.G., Kola I. Changes in the levels of enzymes which, modulate the antioxidant balance occur during aging and correlate with cellular damage // Mechanisms of Ageing and Development.-1995.-80.-P. 93-105.

87. Cutler R.G. Evolutionary biology of aging and longevity in mammalian species // Ageing and cell function // Ed. J. E. Johnson. N. Y., L.: Plenum press.- 1984.- P. 1-147.

88. Cutler R.G. Antioxidants and aging // Am. J. Clin. Nutr.- 1991.- Vol. 53-P. 373S-379S.

89. Danh H.C., Benedetti M.S., Destert P. Differential changes in superoxide dismutase activity in brain and liver of old rats and mice // J. Neurochem-1983.- Vol. 40.- P. 1003-1007.

90. Daniels W.M.U., Reiter R.J., Melchiorri D. et al. Melatonin counteracts lipid peroxidation induced by carbon tetrachloride but does not restore glucose-6-phosphatase activity // J* Pineal Res 1995- 19 - P: 1-6.

91. Davies K.J.A., Quintanilha A.T., Brooks G.A., Packer L. Free radicals and tissue damage produced by exercise // Biochem. Biophy. Res. Commun — 1982.-Vol. 107.-P. 1198-1205.

92. Davis K.J. Protein damage and degradation by oxygen radicals. I. general aspects // J Biol Chem 1987.- Vol. 262.- P. 9895-9901.

93. Dillon L.L., Wu E. Alteration of antioxidant enzymes with aging in rat skeletal muscle and liver // Am-J-Physiol.- 1990.- 258.- P.918-923.

94. Dizdaroglu M., Jaruga P., Birincioglu M., Rodriguez H. Free radicalinduced damage to DNA: Mechanisms and measurement // Free Radic Biol Med-2002.-32.-1102-1115.

95. Droge W. Free radicals in the physiologica 1 control of cell function // Physiol Rev.- 2002.- Vol. 82.- 47-95.

96. El-Domeiri A.A., Das Gupta T.K. Reversal by melatonin of the e.ect of pinealectomy on tumor growth // Cancer Res 1973 - 33 - P. 2830-2833.

97. Farre L.F., Casado S. Heart failure, redox alterations, and endothelial dysfunction Hypertension - 2001 - Vol. 38 - P. 1400-1405.

98. Frank L., Sosenko I.R. Development of lung antioxidant enzyme system in late gestation: possible implication for the prematurely born infant // J. Pediatr-1987.- Vol. 110, №1.- p. 9-14.

99. Fryer A.A., Hume R., Strange R.C. The development of glutathione S-transferase and glutathione peroxidase activities in human lung // Biochim. Biophys. Acta.- 1986.- Vol. 883, №3.- P: 448-453.

100. Fuhrmann H. Pelz G. Sallmann H.-P. Die Antioxidative Kapazitet im Serum von Ponys bei hohen Vitamin A - Gaben // Vitamin und Zusatzstoffe in der Ernarung von Mensch und Tier .-1999.- P. 106-108.

101. Gerdin E., Tyden O., Eriksson U.J. The development of antioxidant enzymatic defense in the perinatal rat lung: activities of superoxide dismutase, glutathione peroxidase, and catalase // Pediatr. Res 1985 - Vol. 19, №7 - P. 687-691.

102. Gitto E., Karbownik M., Reiter R.J. et al. E.ects of melatonin treatment in septic newborns // Pediat Res-2001- 50 P. 756-760.

103. Gottschling B.C., Maronpot R.R., Hailey J.R., Peddada S., Moomaw C.R., Klaunig J.E., Nyska A. The role of oxidative stress in indium phosphide-induced lung carcinogenesis in rats // Toxicol Sci 2001 - Vol. 64 - P. 28-40.

104. Gross G.J., Kersten J.R., Warltier D.C. Mechanisms of postischemic contractile dysfunction // Ann Thorac Surg.- 1999.- Vol. 68.- P. 1898-1904.

105. Grune T., Reinheckei T., Davies K.J.A. Degradation of oxidized proteins inmammalian cells // FASEB J.- 1997.- Vol. 11.- P. 526-534.

106. Guo Z., Wang M., Tian G., Burger J., Gochfeld M., Yang C.S. Age- and gender-related, variations in the activities of drug-metabolizing and antioxidant enzymes in the white-footed'mouse // Growth, development and aging 199357.- P. 85-100.

107. Gutteridge J.M. Lipid peroxidation and'antioxidants as biomar-kers of tissue damage // Clinical Chemistry.- 1995.-1.-041, №12.- P. 1819-1828.

108. Gutteridge J.M. Free radicals in' disease processes: A compilation of cause and consequence // Free Radic Res Commun -1993 Vol. 19 - P. 141-158.

109. Harman D. Aging: a theory based on free radical and radiation chemistry // J. Gerontol.- 1956.- Vol. 11, №2.- P. 298 300.

110. Harman D. The aging process // Proc Natl Acad- Sci USA 1981- 78 - P. 7124-7128.

111. Hassan. H.M. Biosynthesis and regulation of superoxide dismutases // Free Rad. Biol. Med.-1988.- Vol. 5, №2.- P. 377 385:

112. Helbock H.J., Beckman K.B., Ames B.N. 8-Hydroxydeoxyguanosine and 8-hydroxyguanine as biomarkers of oxidative DNA damage // Methods Enzymol — 1999.-Vol. 300.-bP. 156-166.

113. Jahovic N., Cevik H., Ozer Sehirili A., Yegen B.C., Sener G. Melatonin prevents methotrerate-induced hepatorenal' oxidative injury in rats // J Pineal Res.- 2003.- 34.- P. 282-293.

114. Jang S., Chae K.RJ., Cho J.S. Effect of age and strain on small intestinal and hepatic antioxidant defense enzymes in Wistar and Fisher 344 rats // Mechanism of Ageing and Development.- 2001- 122.- P. 561 570.

115. Jaworek J., Leja-Szpak A., Bonior J. et al. Protective e.ects of melatonin and its precursor 1-tryptophan on acute pancreatitis induced by caerulein overstimulation or ischemia reperfusion // J Pineal Res.- 2003.- 34.- P. 40 52.

116. Jung K., Henke W. Developmental changes of antioxidant enzymes in kidney ahd liver from rats // Free radical biolodgy and medicine.- 1996.- 20.- P. 613 617.

117. Kapahi P., Boulton M.E., Kirkwood T.B.L. Positive correlation between mammalian life span and cellular resistance to stress // Free Radic. Biol. Med — 1999.- Vol. 26, №3.- P. 495 500.

118. Kaul M., Garden G.A., Lipton S.A. Pathways to neuronal injury and apoptosi s in HIV-associated dementia // Nature 2001- Vol. 410 - P. 988994.

119. Keeney S.T., Cress S.E.,Brown S.E., Bidani A. The Effect of Hyperoxic on Antioxidant Enzyme Activities of Alveolar Type II Cells in Neonatal and Adult Rats // Pediatric research.-1992.- 31.- P. 45 49.

120. Kellog C.W., Fridovich I. Liposome oxidation and hydrogen peroxide. // J. Biol. Chem.-1977.- Vol. 252, №19.- P. 6721 6728.

121. Kelly FJi, Rickett G.M.W., Hunt A.N. et al. // Int. J. Biochem.- 1991.- Vol. 23, №3.-P. 467-471.

122. Kohen R., Nyska A. Oxidation of biological systems: oxidative stress phenomena, antioxidants, redox reactions, and methods for their quantification // Toxicologic Pathology.- 2002.-Vol 30, No 6.- P620-650.

123. Ku H.H., Brunk U.T., Sohal R.S. Relationships between* mitochondrial superoxide and hydrogen- peroxide production and longevity of mammalian species // Free Radic. Biol. Med.-1993.- Vol. 15, №5 P. 621 - 627.

124. Lammi-Keefe C.J., Swan P.B., Hegarty P.V.J. Effect of level of dietary protein and total or partial starvation on catalase and superoxide dismutase activity in cardiac and skeletal muskle in young rats // J. Nutr 1984 - Vol. 114, №12.- P. 2235-2240.

125. Laroux F.S., Pavlick K.P., Hines I.N., Kawachi S., Harada H., Bharwani S., Hoffman J.M., Grisham M.B. Role of nitric oxide in inflammation // Acta Physiol Scand.- 2001.- Vol. 173.- 113-118.

126. Lesnicov V.A., Pierpaoli W. Pineal cross transplantation (old-to-young and vice versa) as evidence for an endogenous "Aging Clock" // Ann. N. Y. Acad. Sci.- Vol. 719.- P. 456-460.

127. Levine R.L., Stadtman E.R. Oxidative modification of proteins during aging // Exp Gerontol.- 2001.-36.- P. 1495-1502.

128. Levy J.H. The human in ammatory response // J Cardiovasc Pharmacol — 1996.- Vol. 27.- P. 31-37.

129. Maestroni G., Conti A. The melatonin-immune system-opiod network // In: Advances in Pineal Research. London.- T.4.-1990.- C. 233-241

130. Maestroni G.J., Conti A., Pierpaoli W. Role of the pineal gland in immunity: II.Melatonin enhances the antibody response via an opiatergic mechanism // Clin Exp Immunol.- 1987.- Vol. 68.- P. 384 391.

131. Marmol F., Sanchez J., Lopez D., Martinez N., Xaus C., Peralta C., Rosello-Catafau J., Mitjavila M. T., Puig-Parellada P. Role of oxidative stress and adenosine nucleotides in the liver of aging rats // Physiol. Res.-2010 N59 - P. 553-560.

132. Martin V., Sainz R.M., Mayo J.C .et al. Daily rhythm of gene expression in rat superoxide dismutases // Endocrine Res.- 2003- Vol. 29- P. 83-95.

133. Matuszek A. Reszka KJ. Chignell C.F. Reaction of melatonin and related indoles with hydroxyl radials and. spin trapping agents // Free Radical Biol. Med.- 1997.- 23.- P. 367-372.

134. Mavelli I., Autuori F., Dini L. et al. Correlation between superoxide dismutase, glutathione peroxidase and catalase in isolated rat hepatocytes during fetal development // Biochem. Biophys. Res. Commun 1981- Vol. 102, №3-P. 911-916.

135. Mavelli I., Rigo A., Federico R. et al. Superoxide dismutase, glutatione peroxidase and catalase in developing rat brain // Biochem. J — 1982 Vol. 204, №2.-P. 535-540.

136. Mayo J.C., Sainz R.M., Antolin I. et al. Melatonin regulation of antioxidant enzyme gene expression // Cell. Mol. Life Sci.- 2002.- Vol. 59.- P. 1706-1713.

137. McElroy M.C., Postle A.D., Kelly F.J. Catalase, superoxide dismutase and glutathione peroxidase activities of lung and liver during human development // Biochim. Biophys. Acta.-1992.- Vol. 1117, №2.- P. 153-158.

138. McGeer P.L., McGeer E.G. Mechanisms of cell death in Alzheimer disease-immunopathology // J Neural Transm Suppl 1998.- Vol. 54 - P. 159-166.

139. Melchiorri D., Reiter R.J., Attia A.M. et al. Potent protective effect of melatonin on in vivo paraquat-induced oxidative damage in rats // Life Sci — 1995.-56.-P. 83-85.

140. Meral A, Tuncel P, Surmen-Gur E, Ozbek R, Ozturk E, Gunay U (2000). Lipid peroxidation and antioxidant status in beta-thalassemia. Pediatr Hematol Oncol 17: 687-693.

141. Misra H.H., Fridovich I. The role of superoxide anion in the autoxidation of epinephrine and a simple assay for superoxide dismutase // J. Biol. Chem. 1972.- Vol. 247.- P. 3170-3175.

142. Mori W., Aoyama H., Mori N. Melatonin protects rats from injurious e.ects of a glucocorticoid, dexamethasone // Jpn J Exp Med.- 1984.- 54.- P. 255 261.

143. Najemnik C., Sinzinger H'., Kritz H. Endothelial dysfunction, aterosclerosis and diabetes // Acta Med Austriaca.-1999.- Vol. 26 P. 148-153.

144. Nyska A., Dayan A., Maronpot R.R. New tools in therapeutic research-prostatic cancer and models // Toxicol Pathol 2002 - Vol. 30 - P. 283-287.

145. Ohta Y., Kongo-Nishimura., Matsura T., Yamada K., Kitagava A., Kishkava T. Melatonin prevents disruption of hepatic reactive oxygen species metabolism in rats treated with carbon tetrachloride // J Pineal Res 2004 - Vol. 36 - P. 1017.

146. Orr W.C., Sohal R.S. Extension of life-span by overexpression of superoxide dismutase and catalase in Drosophila melanogaster // Science 1994 - Vol. 25, No. 263(5150).-P. 1128-1130.

147. Ozturk G., Coskin S., Erbas D., Hasanoglu E. The effect of melatonin on liver superoxide dismutase activity, serum nitrate and thyroid hormone levels // Jpn J Physiol.- 2000.- 50.- P. 149-153.

148. Pablos M.I., Agapito MIT., Gutierrez R. et al. Melatonin stimulates the activity of the detoxifying enzyme glutathione peroxidase in several tissues of chicks // J Pineal Res.- 1995.- 19.- P: 111-115.

149. Pablos M.I., Reiter R.J., Ortiz G.G., GuerraroJ.H., Agapito M.T., Chuang J.I., Sewerynek E Rhythms of glutathione peroxidase and glutathione reductase in brain of chick and their inhibition by light // Neurochem Int.- 1998 Vol. 32.- P. 69-75.

150. Pearl R. The rate of living London: University of London Press, 1928.

151. Pentney P.T., Bubenik G.A. Melatonin reduces the severity of dextran-induced colitis in mice // J Pineal Res.- 1995.- 19 P. 31-39.

152. Perez-Campo R., Lopez-Torez M., Rojas C. et al. A comparative study of free radicals in vertebrates I. Antioxidant enzymes // Comp. Biochem. Physiol.- 1993.- Vol. 105B, №3/4.- P. 749-755.

153. Perez-Campo R., Lopez-Torres M., Rojas C. et al. Longevity and antioxidant enzymes, non-enzymatic antioxidants and oxidative stress in the vertebrate lung: a comparative study // J. Comp. Physiol 1994 - Vol. 163B, №8.- P. 682-689.

154. Pierpaoli W., Bulian D. The pineal aging and death program. I. Grafting of old pineals in young mice accelerates their aging // J. Anti-Aging. Med 2001-Vol. 4, №1.-P. 31-37.

155. Pierpaoli W., Bulian D. The pineal aging and death program. II. Life prolongation in pre-aging pinealectomized mice // Ann. N.Y. Acad. Sci.— 2005-Vol. 1057.- P. 133-144.

156. Pierpaoli W., Maestroni GJ.M. Melatonin: a principal neuroimmunoregulatory and anti-stress hormone: its anti-aging effect // Immunol. Lett.-1987 Vol. 16.- P. 355-362.

157. Pierpaoli W., RegelsonW. Pineal control of aging: effect of melatonin and pineal grafting on agina mice // Proc. Natl. Acad. Sci. USA*.- 1994 Vol. 91-P. 787-791.

158. Pierpaoli W., Yi C. The involvement of pineal gland and melatonin in immunity and aging. I. Thymus-mediated, immunoreconstituting and antiviral activity of thyrotropinreleasinghormone// J Neuroimmunol-1990 -27- P. 99109.

159. Rao G., Xia E., Richardson A. Effect of age on the expression of antioxidant enzymes in male Fischer F344 rats // Mech. Ageing Dev.- 1990 Vol. 53, №1. P. 49-60.

160. Reiter R. J. The pineal gland and melatonin in relation to aging: a summary of the theories and of the data // Exp. Gerontol 1995. №30.- P. 199-212.

161. Reiter R.J. Experimental observations related to the utility of melatonin in attenuating age-related diseases // Uspekhi Gerontologii 1999. №3- P. 121132.

162. Reiter R.J. Interactions of the pineal hormone melatonin with oxygen-centered free radicals: a brief review // Brazil J Med Biol Res — 1993 — 26 — P. 1141-1155.

163. Reiter R.J. Melatonin: that ubiquitously acting pineal hormone // News Physiol. Sci.-1991.- 6.- P. 223-228.

164. Reiter R.J. Mtlchiorri D. Seweryneck E. Melatonin // J. Hineal Resio — 1995.-5. № 18-P: 1-11.

165. Reiter R.J. The ageing pineal gland and its physiological consequences// Bioessays.- 1992. №14.- P; 169-175.

166. Rubner; M! Das problem der lebensdauer und seine beziehungem zu watchstum und ernahrung. Oldenburg // R., ed. Munich, Germany.- 1908.

167. Sandyk R., Kay S.R. The relationship of pineal calci.cation and melatonin secretion to the pathophysiology of tardive dyskinesia and Tourette's syndrome // Int J Neurosci.- 1991.- 58.- P. 215-247.

168. Scmsei I., Rao G., Richardson A. Changes in the expression of superoxide dismutase and catalase as a function of age and dietary restriction // Biochem. Biophys. Res. Commun.-1989.- Vol. 164, №2.- P. 620-625.

169. Sohal R.S., Ku H-H., Agarwal S. Biochemical correlates of longevity in two closely related rodent species // Biochemical and, biophysical research communication — 1996 — 93 — P. 7—11.

170. Sohal R.S., Ku H.H., Agarwal S. et al. Oxidative damage, mitochondrial oxidant generation and antioxidant defenses during aging and in response to food restriction in the mouse // Mech. Ageing. Dev.- 1994 Vol. 74, №1-2 - P. 121-133.

171. Sohal R.S., Orr W.C. Relationship between antioxidants, prooxidants, and the aging process // Ann. N.Y. Acad. Sci.- 1992.- Vol. 663, №l. p. 74-84.

172. Sohal R.S., Sohal B.H., Brunk U.T. Relationship between antioxidant defenses and longevity in different mammalian species // Mech. Ageing. Dev— 1990.- Vol. 53, №3.- P. 217-227.

173. Sohal R.S., Svensson I., Sohal B.H., Brunk U.T. Superoxide anion radical production in different animal species // Mech. Ageing Dev.- 1989 Vol. 49, №1- P. 129-135:

174. Sosenko I.R.S., Frank L. Guinea pig lung development: antioxidant enzymes and premature survival in high 02 // Am. J. Physiol.- 1987- Vol. 252, №4, Pt. 2.- P. R693-R698.

175. Stadtman E.R. Oxidation of proteins by mixed-function oxidation systems, implication in protein turnover, aging and neutrophil unction // Trends Biochem Sci.- 1986.- Vol. 11.- P. 11-12:

176. Tabakman R; Lazarovici P, Kohen R (2002). Neuroprotective effects of carnosine and homocarnosin e on pheochromocytom a PC12 cells exposed to ischemia // J Neurosci Res 68 - P. 463-469.

177. Tan D.X., Chen D.X., Poeggeler B. et al. Melatonin: a potent endogenous hydroxyl radical scavenger // Endocr. J.- 1993 Vol. 1 — P. 57-60.

178. Tan D.X., Manchester L.C., Hardeland R., Lopez-Burillo S., Mayo J.C., Sainz R.M., Reiter RJ. Melatonin: a hormone, a tissue factor, an autocoid, a paracoid and an antioxidant vitamin // J, PineaLRes 2003 - 34 - P. 75-78.

179. Tan D:X., Poeggeler B., Reiter R.J. et al. The pineal hormone melatonin inhibits DNA-adduct formation induced by the chemical carcinogen safrole in vivo // Cancer Lett.- 1993.-70.- P: 65-71.

180. Tan D.X., Reiter R'J., Chen L.D. et al. Both physiological and pharmacological levels of melatonin reduce DNA adduct formation induced by the carcinogen safrole // Carcinogenesis 1994- Vol.- 15- PI 215-218.

181. Tomas-Zapico C., Coto-Montes A., Martinez-Fraga Ji et al. Effects of continuous light exposure on antioxidant enzymes, porphyric enzymes and cellular damage in the Harderian gland of Syrian hamster // J Pineal Res.-2003.-34.-P. 60-68.

182. Tunez I., Munoz M.C., Feijoo M. et al. Melatonin effect on renal oxidative stress under constant light exposure // Cellm Biochem Funct 2003- Vol. 21.— P. 35-40.

183. Ustundag B., Kazez A., Demirbag M. et al. Protective Effect of Melatonin on Antioxidative System in Experimental Ischemia-Reperfusion of Rat Small Intestine // Cell Physiol Biochemm.- 2000.- 10.- P. 229-236.

184. Venditti P., Costagliola I.R., DiMeo S. H202 production and response to stress conditions by mitochondrial fractions from rat liver // J Bioenerg Biomembr.- 2002.- Vol. 34.- P. 115-125.

185. Vinogradova I.A., Anisimov V.N., Bukalev A.V., Semenchenko A.V., Zabezhinski M.A. Circadian disruption induced by light-at-night accelerates aging and promotes tumorigenesis in rat // Aging — 2009 — Vol. 1, №10 — P. 855-865.

186. Weisiger R.A., Fridovich I. Superoxide Dismutase // The Journal of Biological Chemistry.- 1973.- 10.- P. 3562-3592.

187. Wohaeb S.A., Godin D.V. Starvation-related alterations in the free radical tissue defense mechanisms in rat // Diabetes — 1987 — Vol. 36, №2 — P. 169— 173.

188. Yam J., Frank L., Roberts R.J. Age-related development of pulmonary antioxidant enzymes in rat // Proc. Soc. Exp. Biol. Med — 1978 — Vol. 157, №2.— P. 293-296.

Информация о работе

Хижкин, Евгений Александрович
кандидата биологических наук
Петрозаводск, 2011
ВАК 03.03.01

Диссертация

Влияние функционального состояния эпифиза на возрастные изменения антиоксидантных ферментов в органах крыс - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы