Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИНФРАДИАННЫХ РИТМОВ СТЕРОИДНЫХ ГОРМОНОВ И ПРОЦЕНТНОГО СОДЕРЖАНИЯ НЕЙТРОФИЛОВ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ У КРЫС-САМЦОВ ВИСТАР

Диатроптов М.Е. 1 Диатроптова М.А. 1 Кондашевская М.В. 1
1 Научно-исследовательский институт морфологии человека РАМН, Москва
Любому организму присущи ультрадианные (период меньше 20 ч), циркадианные (околосуточный период), инфрадианные (околонедельный период), сезонные и многолетние биоритмы. В настоящее время наибольший интерес представляет исследование инфрадианных ритмов. Проведено длительное многократное исследование колебаний уровня кортикостерона, тестостерона и процентного содержания нейтрофилов в периферической крови у половозрелых крыс-самцов Вистар. Выявлен статистически значимо различающийся по батифазе и акрофазе 4-суточный период инфрадианных ритмов исследуемых показателей, на который не влияли применение эфирного наркоза, иммобилизация и другие условия эксперимента. Инфрадианные ритмические изменения уровня стероидных гормонов и процентного содержания нейтрофилов периферической крови необходимо учитывать в экспериментальных и клинических исследованиях.
инфрадианный ритм
тестостерон
кортикостерон
нейтрофилы периферической крови
крысы Вистар
1. Деряпа Н.Р., Мошкин М.П., Посный В.С. Проблемы медицинской биоритмологии – М.: Медицина, 1985. – 208 с.
2. Диатроптов М.Е. Инфрадианные колебания уровня тестостерона в сыворотке крови лабораторных крыс-самцов // Бюл. экспер. биол. – 2011. – Т. 151, № 5. – С. 577–580.
3. Комаров Ф.И., Рапопорт С.И. Хронобиология и хрономедицина. – М.: Триада-Х, 2000. – 488 с.
4. Канцероген уретан индуцирует высокоамплитудные циркасептанные колебания в ткани-мишени и нарушает ритмику численности клеток в лимфоидных органах / Т.П. Рябых, Е.А. Модянова, H.H. Касаткина, Н.Б. Бодрова // Биофизика. – 1994. – № 5. – С. 931–938.
5. Влияние гелиогеофизических факторов на биоритмы человека / С.М. Чибисов, В.А. Фролов, Н.А. Агаджанян и др. // Успехи соврем. естествознан. – 2006. – № 9. – С. 21–28.
6. Ярилин А.А. Иммунология. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 752 с.
7. Jozsa R., Halberg F., Cornélissen G. et al. Chronomics, neuroendocrine feedsidewards and the recording and consulting of nowcasts-forecasts of geomagnetics // Biomed. Pharmacother. – 2005. – Vol. 59, Suppl 1. – Р. S24–30.
8. Jozsa R., Olah A., Cornélissen G. et al. Circadian and extracircadian exploration during daytime hours of circulating corticosterone and other endocrine chronomes // Biomed. Pharmacother. – 2005. – Vol. 59, № 1. – P. 109–116.
9. Mignini F., Traini E., Tomassoni D. et al. Leucocyte subset redistribution in a human model of physical stress // Clin. Exp. Hypertens. – 2008. – Vol. 30, № 8. – Р. 720–731
10. O’Connor R.P., Persinger M.A. Increases in geomagnetic activity are associated with increases in thyroxine levels in a single patient: implications for melatonin levels // Int. J. Neurosci. – 1996. – Vol. 88, № 3–4. – P. 243–247.
11. Straub R.H., Cutolo M. Circadian rhythms in rheumatoid arthritis: implications for pathophysiology and therapeutic management // Arthritis Rheum. – 2007. – Vol. 56, № 2. – P. 399–408.

Многочисленные исследования суточных (циркадианных) ритмов большинства физиологических процессов позволили разработать хронобиологические подходы к диагностике и лечению многих заболеваний [1, 3, 11]. Однако, помимо суточных колебаний, любому организму присущи ультрадианные (период меньше 20 ч), инфрадианные (околонедельный период), сезонные и многолетние биоритмы [1, 3, 7, 8].

Ранее нами был выявлен устойчивый 4-суточный инфрадианный ритм уровня тестостерона в сыворотке крови крыс-самцов Вистар, содержащихся в изоляции от самок [2]. Сходный (около 4-суточный) период колебаний уровня кортикостерона в сыворотке крови крыс был установлен в работе R. Jozsa и соавт. [8]. Тестостерон и кортикостерон - стероидные гормоны, обладающие разносторонним регулирующим действием на организм. В том числе, выявлено влияние этих гормонов на клеточный и гуморальный ответ иммунной системы [6]. Известно, что даже непродолжительное стрессорное воздействие, при котором возрастает уровень стероидных гормонов, вызывает увеличение числа лейкоцитов в периферической крови экспериментальных животных [9]. Это объясняется тем, что лейкоциты, являющиеся одним из компонентов клеточного иммунитета, выполняют защитные функции, обеспечивая фагоцитоз микробов, инородных веществ и т.д. Работ, посвященных взаимосвязи инфрадианных ритмов стероидных гормонов и колебаний числа нейтрофилов - самых многочисленных представителей лейкоцитов в периферической крови, практически нет. В то же время, такие сведения важны при разработке хронобиологических подходов к диагностике и лечению ряда заболеваний.

Целью данной работы было исследование у крыс-самцов Вистар инфрадианных колебаний уровня кортикостерона, тестостерона, процентного содержания нейтрофилов в периферической крови и выявление взаимосвязи инфрадианных ритмов этих показателей.

Материалы и методы исследования

Работа выполнена на 236 половозрелых самцах (масса 190-230 г) крыс Вистар (питомник Столбовая). При работе с экспериментальными животными руководствовались приказом Минздравсоцразвития России от 23 августа 2010 г. № 708н. На проведение эксперимента получено разрешение биоэтической комиссии ФГБУ «НИИ морфологии человека» РАМН (протокол № 8). Животных содержали группами по 6-10 особей в максимально стандартных условиях, в изоляции от самок. Клетки с животными были расположены так, чтобы исключить возможное влияние зрительного, акустического и ольфакторного каналов передачи информации на синхронизацию активности между животными разных групп. В помещении поддерживался фотопериод, имитирующий естественный для Москвы световой день, и постоянная температура +24°С.

В сериях эксперимента, проводимых 17-29 марта (по 8 голов в сутки, n = 104) и 11-27 сентября (по 6 голов в сутки, n = 102) 2011 г., пробы крови из хвостовой вены разных крыс забирали ежедневно в 8.00-8.30 ч утра по местному солнечному времени (Москва), под эфирным наркозом. Забор крови у разных животных обеспечивал наименьший стресс от хендлинга (от англ. handling - обработка, в данном случае приучение к условиям эксперимента). В следующих сериях, проводимых ежедневно 5-21 мая (n = 7), 3-16 июля (n = 6), и 8-20 октября (n = 10) 2011 г., забор крови из хвостовой вены производили также в 8.00-8.30 ч утра, ежедневно, но у одних тех же животных при кратковременной иммобилизации. В последней серии 3-15 января 2012 г. (n = 7) забор крови производили ежедневно в 10.15-10.45 ч утра, у одних и тех же крыс под эфирным наркозом. Забор крови с 8 до 11 ч утра по местному солнечному времени (Москва) соответствует утреннему максимуму содержания стероидных гормонов в сыворотке крови [3, 8].

Образцы сывороток хранили не более 6 мес. при температуре -70°С. Уровень кортикостерона в сыворотке крови определяли с помощью иммуноферментных (ИФА) наборов «IBL» (Германия), тестостерона - «DBC» (Канада), используя микропланшетный ИФА анализатор «ANTHOS 2010» (Австрия).

В сериях эксперимента 17-29 марта 2011 г. (n = 8) и с 8 по 20 октября 2011 г. (n = 10) производили определение процентного содержания нейтрофилов в мазках периферической крови, окрашенных по Романовскому-Гимзе.

Исследования проводили с учетом состояния геомагнитной обстановки (данные Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН).

Статистическую обработку полученных результатов проводили, используя программу «Statistica 6.0». В соответствии с характером распределения был выбран непараметрический метод. Достоверность различий между показателями определяли по U-критерию Манна-Уитни. Различия считали статистически значимыми при p < 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

В серии эксперимента 17-29 марта 2011 г. (разные животные, эфирный наркоз) наиболее стабильный инфрадианный ритм наблюдался в колебаниях уровня тестостерона (табл. 1). В дни с повышенной степенью возмущенности геомагнитного поля (22 и 23 марта) 4-суточный ритм изменений уровня кортикостерона был нарушен, тогда как биоритм тестостерона был сохранен. Известно, что геомагнитные бури могут вызывать десинхроноз у млекопитающих и человека, нарушая биологические ритмы продукции стероидных гормонов и мелатонина - наиболее важного синхронизатора биоритмов в организме [5, 7, 10]. В наших экспериментах максимальные (18 и 26 марта) и минимальные (20 и 28 марта) значения содержания нейтрофилов в периферической крови наблюдались в то же время, что и у кортикостерона, установлен 4-суточный ритм изменения этого показателя (табл. 1). В период нарушения ритма кортикостерона (20-24 марта) колебания процентного содержания гранулоцитов в периферической крови не имели периодичности, что указывает на взаимосвязь этих показателей. Коэффициент корреляции между уровнем кортикостерона и процентного содержания нейтрофилов в крови был равен 0,45.

В серии эксперимента с 8 по 20 октября 2011 г. (одни и те же животные, хендлинг, иммобилизация) динамика уровней кортикостерона и тестостерона имела 4-суточную периодичность, максимальные значения (акрофаза) наблюдались 10, 14, 18, а минимальные (батифаза) - 8, 12, 16, 20 октября (рисунок). Динамика процентного содержания нейтрофилов в периферической крови также имела 4-суточную периодичность, совпадала по фазе и коррелировала положительно (коэффициент корреляции r = 0,73) с уровнем стероидных гормонов (см. рисунок). Значения всех показателей в акрофазе и батифазе достоверно различались между собой на протяжении всего времени наблюдения. В работе Т.П. Рябых и соавт. также установлен 4-суточный ритм изменения числа лейкоцитов в периферической крови у лабораторных мышей, однако авторы не проводили егосопоставление с уровнем стероидных гормонов [4].

В серии эксперимента 3-15 января 2012 г. (одни и те же крысы, хендлинг, эфирный наркоз) достоверные различия между акрофазой и батифазой уровня исследуемых стероидных гормонов наблюдались в первые 8 суток (табл. 2). В дальнейшем амплитуда колебаний уровня тестостерона и кортикостерона уменьшалась и различия стали недостоверными.

Таблица 1

Показатели инфрадианных ритмов кортикостерона (К), тестостерона (Т) и процентного содержания нейтрофилов в периферической крови (Н) у крыс-самцов Вистар (в абсолютных величинах)

Фаза периода

Максимум

Минимум

Даты

К, нмоль/л

Т, нмоль/л

Н, %

Даты

К, нмоль/л

Т, нмоль/л

Н, %

18.03

2011

779,9 *

(702,4; 886,2)

15,3

(4,1; 18,0)

25,5 *

(24,3; 27,5)

20.03

2011

638,2

(497,9; 678,4)

12,6

(8,9; 13,6)

20,2

(17,3; 22,5)

22.03

2011

709,3

(598,5; 878,1)

17,3 *

(15,7; 24,5)

21,5

(17,5; 26,5)

24.03

2011

689,4

(643,7; 721,3)

4,6

(2,6; 7,4)

14,5

(12,5; 20,1)

26.03

2011

955,6 *

(792,7; 1151,4)

16,5 *

(10,7; 20,0)

24,5 *

(18,5; 27,2)

28,03

2011

627,1

(547,6; 801,1)

4,0

(2,8; 5,9)

11,5

(10,5; 13,4)

12.09

2011

814,7 *

(638,8; 869,3)

15,4

(6,5; 18,1)

 

14.09

2011

500,6

(435,1; 542,3)

10,1

(6,1; 14,2)

 

16.09

2011

765,6 *

(700,7; 788,5)

18,2 *

(12,5; 26,1)

 

18,09

2011

618,4

(534,3; 684,1)

8,2

(4,5; 13,3)

 

20.09

2011

792,4 *

(693,6; 846,4)

15,5 *

(11,7; 23,1)

 

22.09

2011

613,3

(600,4; 715,2)

6,2

(4,5; 12,1)

 

24.09

2011

765,3 *

(684,8; 826,3)

14,8 *

(10,5; 22,6)

 

26.09

2011

554,5

(521,3; 625,4)

5,9

(6,1; 8,4)

 

Примечания:

здесь и в табл. 2 указана медиана, в скобках - нижняя и верхняя квартили.

*p < 0,05 при сопоставлении соответствующих показателей на максимуме и минимуме инфрадианных ритмов.

 

Инфрадианные ритмы тестостерона, кортикостерона и процентного содержания нейтрофилов в периферической крови у крыс-самцов Вистар. По оси абсцисс - даты опыта (8-21 октября 2011 г.). По оси ординат -% от индивидуального среднего значения

Во всех остальных сериях эксперимента динамика уровня кортикостерона и тестостерона также имела достоверный 4-суточный период инфрадианного ритма (табл. 1, 2). Акрофаза и батифаза концентрации кортикостерона, тестостерона и процентного содержания нейтрофилов в периферической крови наблюдались в одни и те же календарные даты (табл. 1, 2). При исследовании 4-суточного ритма уровня стероидных гормонов в разных сериях эксперимента, проведенных на протяжении одиннадцати месяцев, было установлено, что каждые 69-73 сутки происходит скачкообразный переход акрофазы ритма на сутки вперед. Таким образом, более точный период колебаний уровня стероидных гормонов в сыворотке крови составляет 4,06 суток, который укладывается целое число раз в периоде обращения Земли вокруг Солнца.

Таблица 2 Показатели инфрадианных ритмов кортикостерона (К), тестостерона (Т) и процентного содержания нейтрофилов в периферической крови (Н) у крыс-самцов Вистар (в процентах от индивидуальных средних значений)

Фаза периода

Максимум

Минимум

Даты

К

Т

Н

Даты

К

Т

Н

14.05

2011

115,2 *

(95,5; 132,3)

131,4 *

(108,6; 148,1)

 

16.05

2011

80,4

(68,7; 94,2)

90,3

(75,5; 106,3)

 

18.05

2011

122,3 *

(105,7; 154,2)

135,2 *

(111,8; 157,4)

 

20.05

2011

84,3

(68,6; 103,4)

75,4

(63,7; 87,3)

 

06.07

2011

109,3

(91,6; 122,1)

127,1 *

(112,7; 147,2)

 

04.07

2011

100,4

(87,9; 114,3)

80,2

(70,6; 107,2)

 

10.07

2011

120,4 *

(111,8; 137,2)

133,2 *

(106,5; 148,3)

 

08.07

2011

91,1

(80,6; 106,4)

79,1

(64,5; 94,4)

 

14.07

2011

125,1 *

(114,5; 140,4)

120,3 *

(106,7; 135,1)

 

12.07

2011

86,2

(80,7; 109,2)

84,4

(68,6; 103,3)

 

10.10

2011

125,2 *

(111,7; 139,3)

156,5 *

(129,7; 169,2)

110,1 *

(107,6; 124,3)

12.10

2011

92,4

(83,7; 97,3)

101,2

(67,8; 117,2)

85,3

(61,5; 91,1)

14.10

2011

125,3 *

(115,6; 144,1)

122,4 *

(119,8; 157,3)

117,3 *

(109,8; 127,4)

16.10

2011

94,3

(91,5; 104,2)

80,1

(57,4; 100,3)

76,5

(64,6; 83,2)

18.10

2011

123,4 *

(107,5; 126,2)

140,3 *

(95,6; 201,1)

109,2 *

(100,7; 118,2)

20.10

2011

85,1

(71,7; 90,4)

77,4

(42,6; 83,2)

90,4

(74,7; 92,4)

04.01

2012

121,1 *

(109,4; 122,2)

141,5 *

(110,5; 176,3)

 

06.01

2012

84,1

(75,9; 90,3)

74,5

(57,5; 99,4)

 

08.01

2012

110,2 *

(99,8; 135,3)

119,4 *

(107,5; 126,5)

 

10.01

2012

88,2

(80,6; 103,2)

89,2

(79,5; 96,3)

 

12.01

2012

104,4

(93,6; 138,5)

96,5 *

(89,5; 109,4)

 

14.01

2012

87,4

(86,4; 103,3)

101,3

(79,6; 119,1)

 

Заключение

В настоящей работе во всех сериях эксперимента, произведенного в разных условиях, в разные сезоны и в разные годы, выявлен 4-суточный период инфрадианных ритмов колебания уровня стероидных гормонов (тестостерона и кортикостерона) и процентного содержания нейтрофилов в периферической крови здоровых половозрелых самцов крыс Вистар. Продемонстрировано совпадение по фазе периодов биологических ритмов исследованных показателей. Отмечена положительная корреляция между уровнем стероидных гормонов и процентным содержанием нейтрофилов в периферической крови. Установлено, что каждые 69-73 сутки происходит скачко-образный переход акрофазы ритмов на сутки вперед.

Инфрадианные 4-суточные ритмы исследуемых гормонов и процентного содержания нейтрофилов в периферической крови были выявлены при всех использованных методах забора крови, включающих различные стрессоры (эфир, иммобилизазию, хендлинг).

Полученные данные необходимо учитывать при проведении экспериментальных исследований с оценкой изменений функционального состояния эндокринной и иммунной системы, особенно для выявления индивидуальных различий при оценке эффектов воздействия физических факторов низкой интенсивности, малых доз химических соединений, биологически активных молекул.

Рецензенты:

  • Орехов А.Н., д.б.н., профессор, директор Научно-исследовательского института атеросклероза Инновационного центра Сколково, Московская обл., Одинцовский район, деревня Сколково;
  • Макарова О.В., д.м.н., профессор, заместитель директора по науке ФГБУ «Научно-исследовательский институт морфологии человека», г. Москва.

Работа поступила в редакцию 09.07.2012.


Библиографическая ссылка

Диатроптов М.Е., Диатроптова М.А., Кондашевская М.В. АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИНФРАДИАННЫХ РИТМОВ СТЕРОИДНЫХ ГОРМОНОВ И ПРОЦЕНТНОГО СОДЕРЖАНИЯ НЕЙТРОФИЛОВ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ У КРЫС-САМЦОВ ВИСТАР // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 9-2. – С. 273-277;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=30213 (дата обращения: 21.09.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074