2 курс / Нормальная физиология / Молекулярные_и_физиологические_механизмы_старения_в_2_т_,_Т_2_Анисимов

Часть V. Модифицирующие факторы старения как средства для изучения его механизмов

Ò à á ë è ö à 15.12

Влияние мелатонина на продолжительность жизни и частоту развития спонтанных опухолей у самок мышей СВА

Параметры	Контроль	Мелатонин
Количество животных	50	50
Средняя продолжительность жизни (СПЖ), сут.	685 9.2	722 12.6*
СПЖ последних 10 % мышей, сут.	738 1.1	793 18.6*
Максимальная продолжительность жизни, сут.	740	867
Скорость популяционного старения a, 1 10–3, ñóò.–1	30 (23; 38)à	19 (15; 26) à
Время удвоения смертности, сут.	23.1	36.5
СПЖ мышей с опухолями	678 18.8	722 17.7
Количество мышей с опухолями	15 (30 %)	17 (34 %)
Локализация и тип опухолей
Молочная железа:
аденома	1	0
аденокарцинома	5 (3)á	4
Легкие:
аденома	11 (10) á	4
аденокарцинома	0	5*
Матка:
лейомиосаркома	0	1
Злокачественная лимфома	0	5*
Сосудистая стенка:
гемангиома	3	3

Ï ð è ì å ÷ à í è å. à — в скобках 95%-ный доверительный интервал; á — у ряда мышей развилось по 2 опухоли; * — p < 0.05 различия достоверны по сравнению с контролем.

опытной группе мышей. Однако под влиянием мелатонина у мышей реже развивались аденомы легких (в 2.5 раза, p< 0.001). Не наблюдалось существенного влияния мелатонина на развитие новообразований какой-либо иной локализации. В опытах на самках линии SHR мелатонин вводили также с питьевой водой в ночные часы в двух дозах (2 и 20 мг/л), 5 последовательных дней ежемесячно, начиная с 3-месячного возраста (Anisimov et al., 2003). Применение мелатонина сопровождалось замедлением возрастного выключения эстральной функции, небольшим снижением веса тела (в малой дозе) и увеличением средней продолжительности жизни последних 10 % мышей (табл. 15.13). Мелатонин в дозе 2 мг/л существенно тормозил развитие опухолей у мышей этой линии (в 1.9 раза по сравнению с интактным контролем). При этом наиболее выраженный эффект проявился в отношении аденокарцином молочной железы, частота которых снизилась в 4.3 раза (табл. 15.13, рис. 15.11).

Таким образом, сведения о влиянии мелатонина на продолжительность жизни и развитие спонтанных опухолей у мышей различных линий довольно противоречивы (табл. 15.14).

191

Â.Н. Анисимов

Òà á ë è ö à 15.13

Влияние мелатонина на продолжительность жизни и развитие спонтанных опухолей у самок мышей SHR

Параметры	Контроль		Мелатонин,	Мелатонин,
			2 ìã/ë	20 ìã/ë
Количество мышей	50		50	50
Продолжительность жизни, сут.:
средняя	479 30		479 25	495 29
последних 10 %	759 8		815 29	845 13*
максимальная	772		881	890
Скорость популяционного старения a,	4.24		4.38	3.96
1 10–3, ñóò.–1	(4.04; 4.37)á		(4.34; 4.88)á	(3.94; 4.30)á#
Время удвоения смертности, сут.	163.50		158.13	175.06#
Количество мышей с опухолями	21 (42 %)		11 (22 %)*	19 (38 %)
Общее количество опухолей	26		17	23
Количество злокачественных опухолей	22		11	18
Локализация и тип опухолей
Молочная железа:
аденокарцинома	13 (26 %)		3 (6 %)	15 (12)a (24 %)
количество случаев метастазирования	4		1	6
средний латентный период, сут.	486 14.9		549 13.1**	522 33.7
Лейкозы	7		6	3
Легкие:
аденома	—		1	3
аденокарцинома	1		3	—
Матка:
полип	2		1	—
аденокарцинома	1		—	—
Яичник:
киста	1		3	1
гранулезоклеточная опухоль	—		—	1
Êîæà:
папиллома	1		—	—

Ï ð è ì å ÷ à í è å. a — у 3 мышей развилось по 2 опухоли молочной железы; á — 95%-ные доверительные интервалы. Различие с контролем достоверно: *— p < 0.01 (точный метод Фишера и c2 метод); ** — p < 0.01 (критерий t Стьюдента); # — p < 0.01 (метод Cox).

Если не принимать во внимание опыты В. И. Романенко, в которых мелатонин вводили в очень большой дозе, то оказывается, что при введении мышам разных линий и вне зависимости от времени начала применения мелатонин увеличивал среднюю продолжительность жизни в 12 экспериментах из 20 и в 8 не оказал никакого эффекта. При разделении животных по полу оказалось, что мелатонин проявил геропротекторный эффект в 4 из 5 опытов, выполненных на самцах, тогда как у самок лишь в 8 опытах из 15 был получен положительный результат. В 8 из 14 опытов, в которых мелатонин начинали вводить в сравнительно молодом возрасте (до 6 месяцев),

192

Часть V. Модифицирующие факторы старения как средства для изучения его механизмов

Рис. 15.11. Влияние мелатонина: À — на кривые выживаемости, Á — на динамику возникновения спонтанных опухолей у самок мышей SHR.

Обозначения те же, что и на рис. 15.1.

результат был позитивным и в 6 — эффект отсутствовал. Следует отметить, что большинство из описанных экспериментов было выполнено на небольшом числе животных, что, безусловно, снижает надежность полученных в таких опытах результатов. Следует отметить, что в 4 сериях опытов, в которых было достаточное количество животных (50 в каждой группе), три дали положительный результат, т. е. мелатонин оказал геропротекторный эффект.

193

Â.Н. Анисимов

Òà á ë è ö à 15.14

Сведения о влиянии мелатонина на продолжительность жизни и развитие спонтанных опухолей у мышей различных линий

					Влияние мелатонина
			Âîç-		íà
		Êîëè-	ðàñò
Линия	Ïîë	чество	начала	Доза и режим		частоту	Авторы
		мышей	введе-	введения мелатонина		ñïîí-
		Ê/Ì	íèÿ,		ÑÏÆ	танных
			ìåñ.			опухо-
						ëåé
Balb/c	Самки	26/12	15	10 мг/л с питьем	+18 %	Í. Ä.	Pierpaoli, Re-
				ночью			gelson, 1994
Balb/c	Самцы	50/50	18	Òî æå		Í. Ä.	Mocchegiani
							et al., 1998
C57BL/6	Îáà	25/45	1.5	2.5 ìã/ìûøü ï. ê.	–13 %		Романенко,
	ïîëà			2 ð. â íåä.			1983
				5 ìåñ.
C57BL/6	Òî æå	29/57	1.5	Òî æå	–21 %		Òî æå
CC57Br	» »	26/57	1.5	» »	–12 %		» »
C57BL/6J	Самцы	10/10	19	10 мг/л с питьем	+20 %	Í. Ä.	Pierpaoli, Ma-
				ночью			estroni, 1987
C57BL/6	»	20/15	19	Òî æå	+17 %	Í. Ä.	Òî æå
C57BL/6	»	1:20/20	18	11 ppm (68 ìêã/êã)	=	1 : =;	Lipman et al.,
		2:7/13		с кормом		2 : ;	1998
		3:38/30				3 : =
CBA	Самки	50/50	6	20 мг/л с питьем	+5 %		Anisimov
				ночью			et al., 2001
C3H	Самцы	20/20	1	2.5 мг/кг с питьем	+20 %	Í. Ä.	Oxenkrug
	Самки	20/20	8	ночью			et al., 2001
C3H/He	»	14/15	12	10 мг/л с питьем	=		Pierpaoli et al.,
				ночью			1991
C3H/Jax	»	16/39	3 íåä.	25—50 ìêã/ ìûøü	Í. Ä.		Subramanian,
				с питьем ночью			Kothari,
							1991
HER-2/	»	30/27/	2	20 мг/л с питьем	Ì1 : =	Ì1 : =;	Anisimov
neu		22		ночью; М1 —	Ì2 : —13 %	Ì2 :	et al., 2002
				курсами; М2 —
				постоянно
NOD	»	25/30	1	4 ìã/êã ï. ê.		Í. Ä.	Conti, Maestro-
				â 16.30 ÷, ñ 4 ïî			ni, 1998
				38 íåä.
NOD	»	29/17	1	10 мг/л с питьем	+17 %	Í. Ä.	Òî æå
				ночью с 4 по
				38 íåä.
NZB	»	10/10	4	10 мг/л с питьем		Í. Ä.	Pierpaoli et al.,
				ночью			1991

194

Часть V. Модифицирующие факторы старения как средства для изучения его механизмов

					Ò à á ë è ö à 15.14 (продолжение)
					Влияние мелатонина
			Âîç-		íà
		Êîëè-	ðàñò
						частоту
Линия	Ïîë	чество	начала	Доза и режим			Авторы
		мышей	введе-	введения мелатонина		ñïîí-
		Ê/Ì	íèÿ,		ÑÏÆ	танных
			ìåñ.			опухо-
						ëåé
NZB/W	Самки	15/15/	8	2—3.5 ìã/êã â		Í. Ä.	Lenz et al.,
		15		8—10 ÷ (M1) èëè			1995
				â 17—19 ÷ (M2)
				9 ìåñ.
SAMP-1	»	20/20	3	20 мг/л с питьем	=	=	Розенфельд,
				ночью			2002
SAMP-1	»	10/12	3	Òî æå	–11 %	=	Òî æå
SHR	»	50/50/	3	2 èëè 20 ìã/ë ñ	Ì1 =;	M1: â	Anisimov
		50		питьем ночью	M2 :	1.9 ðàç;	et al., 2003
					+3 ìåñ.	M2: =
					ÌÏÆ

П р и м е ч а н и е. К — контроль; M — введение мелатонина; МПЖ — максимальная продолжительность жизни; СПЖ — средняя продолжительность жизни; Н. Д. — нет данных; = — отсутствие эффекта;

— увеличение; — уменьшение.

15.12.2.Опыты на крысах

Âопытах на самцах крыс линии CD мелатонин давали с питьевой водой (4 мг/л) без ограничения времени введения в течение 16 месяцев, начиная с 11—13-месячного возраста (Oakin-Bendahan et al., 1995). Дополнительные группы животных получали также с питьевой водой антагонист мелатонина М-(1,4-динигрофенил)-5-метокситриптамин (ML-23) в дозе 0.4 мг/л или их комбинацию в тех же дозах. До конца срока наблюдения, когда крысам было 26—29 месяцев, дожили 7 из 16 (44 %) контрольных крыс, 13 из 15 (87 %) крыс, получавших мелатонин, 6 из 10 животных, которым вводили препарат ML-23, и 8 из 10 крыс, которым вводили одновременно мелатонин

èего антагонист. У 5 из 7 крыс контрольной группы на вскрытии была выявлена пневмония, тогда как при введении мелатонина явных случаев пневмонии выявлено не было. Средний вес животных в конце эксперимента был одинаков во всех четырех группах. Интересно, что концентрация тестостерона в сыворотке крови крыс, получавших мелатонин, была в 2.8 раза выше, чем в контрольной группе. У крыс, которым вводили один ML-23 или антагонист в комбинации с мелатонином, уровень тестостерона был одинаков, не отличаясь статистически как от контрольного значения, так и от его уровня в группе, получавшей один мелатонин. Связывание 125I-мела- тонина в стволе мозга и гипоталамусе крыс под влиянием экзогенного ме-

195

В. Н. Анисимов

Рис. 15.12. Влияние мелатонина на выживаемость самок крыс, содержащихся при разных режимах освещения.

По оси абсцисс — возраст, сут.; по оси ординат — количество крыс, %.

латонина существенно увеличивалось, тогда как длительное введение его антагониста также увеличивало этот показатель. Авторы полагают, что парадоксальный результат применения антагониста мелатонина обусловлен тем обстоятельством, что в условиях хронической блокады рецепторов мелатонина его антагонистом ML-23 развивается гиперчувствительность ре-

196

Часть V. Модифицирующие факторы старения как средства для изучения его механизмов

Ðèñ. 15.12 (продолжение).

цепторов. Оценивая в целом результаты этого опыта, следует отметить его два основных недостатка: малое число животных в группах и завершение наблюдения до естественной гибели животных.

В опытах S. Meredith и соавт. (2000) кормящим потомство крысам линии Holtzman давали с питьевой водой мелатонин (10 г/мл) либо в ночные часы, либо постоянно, начиная с 1-го дня после родов. Контрольным жи-

197

В. Н. Анисимов

Рис. 15.13. Влияние мелатонина на развитие спонтанных опухолей у самок крыс, содержавшихся при разных режимах освещения.

По оси абсцисс — возраст, сут.; по оси ординат — количество крыс с опухолями, %.

вотным давали просто воду. На 21-й день потомство отсаживали и продолжали давать ему мелатонин постоянно или только в ночное время в течение всей жизни. Вес тела крыс, получавших мелатонин круглосуточно, в возрасте 24 и 28 месяцев, был меньшим, чем в двух других группах. При цикли- ческом назначении мелатонина число крыс в возрасте от 180 до 380 дней,

198

Часть V. Модифицирующие факторы старения как средства для изучения его механизмов

Ðèñ. 15.13 (продолжение).

имевших эстральные циклы ненормальной длительности, было достоверно меньшим, чем в группах, получавших воду или мелатонин круглосуточно. Применение мелатонина не влияло на число примордиальных фолликулов в яичниках крыс. Авторы делают вывод о том, что введение мелатонина в ночное время замедляет старение репродуктивной системы крыс. К сожале-

199

В. Н. Анисимов

нию, данных о влиянии мелатонина на другие параметры репродуктивной функции в работе не приводится.

В опытах И. А. Виноградовой и соавт. (2007) мелатонин вводили с питьевой водой в ночные часы (10 мг/л) самцам и самкам крыс, содержавшимся в условиях стандартного светового режима (12 ч свет : 12 ч темнота) (LD), естественного светового режима Северо-Запада России (Петрозаводск) (NL) или постоянного освещения (LL). Было установлено, что в условиях естественного режима освещения и постоянного освещения у животных наблюдалось ускоренное старение и уменьшение средней и максимальной продолжительности жизни. У животных наблюдалось преждевременное выключение эстральной функции и увеличивалась частота развития новообразований. Применение мелатонина оказывало нормализующее влияние на многие гормонально-метаболические показатели и предупреждало развитие возрастной патологии, включая опухоли (рис. 15.12 и 15.13).

15.12.3. Опыты на Drosophila melanogaster

Нами было изучено влияние мелатонина на продолжительность жизни плодовых мушек (Anisimov et al., 1997). В работе использована линия ВЭС Drosophila melanogaster, селектированная на высокий уровень эмбриональной смертности из природной популяции Лерик и прошедшая около 300 поколений строгого инбридинга. Линию ВЭС также характеризует уникальная динамика эмбриональной смертности, заключающаяся в возрастании частоты ранних эмбриональных деталей от 65 % в 1-e сутки яйцекладки до 95 % на 4-e cутки. Одной из возможных причин такой динамики может быть быстрое старение самок, связь которого с процессами перекисного окисления липидов широко обсуждается в литературе. Мелатонин разводили в 0.01 % этаноле и добавляли в среду в концентрации 100 мкг/мл, воздействуя на личинок 2—3 возраста, что, по мнению Л. К. Обуховой и соавт. (Obukhova et al., 1979), наиболее эффективно сказывается на продолжительности жизни взрослых особей. Продукты перекисного окисления липидов определяли у мух в возрасте 11 суток. Как можно судить по данным, представленным в табл. 15.15, у контрольных мух средняя продолжительность жизни самцов была на 14.6 % меньше, чем у самок (р < 0.05), тогда как медиана и скорость старения, рассчитанная как параметр a в уравнении Гомперца, между полами достоверно не различались. В группе мух, которым вводили мелатонин, ни один из указанных параметров не отличался от контроля и не различался по полу. Однако показатели максимальной продолжительности жизни мух обоего пола под влиянием мелатонина несколько уменьшились по сравнению с контролем.

Изучение параметров перекисного окисления липидов у мух различных групп показало, что у контрольных особей имеет место существенный половой диморфизм, а именно у самцов содержание конъюгированных гидроперекисей и кетодиенов в тканях было существенно меньшим, чем у самок

200